气候在地理环境形成和演变中的作用
A. 历史上环境变迁的后果（从历史学角度）
自然环境变迁的后果
自然环境变迁的后果
——《第七章 泾洛流域自然环境变迁的后果、原因、规律》第一节
王元林
载《泾洛流域自然环境变迁研究》
自然环境从地质时代经过历史时期的变迁而至现今，在这一历史发展过程中，泾洛流域自然环境各因子气候、地形、水文、土壤、植被等都发生了较大的变化。今日黄土高原童山秃秃，林草稀少，沟壑多布，侵蚀冲刷严重，出现许多人地矛盾，成为中国二十多个贫困地区之一，这正是自然因素和人为因素共同作用下，破坏这一地区脆弱的生态环境所造成的。清楚泾洛流域自然环境变迁带来的后果，面对现实，制订相关政策，为当前这一地区的治理服务。
一、泾洛流域自然环境变迁带来的最大恶果是水土流失日益加剧。新石器时代，泾洛流域植被良好，森林茂盛，草地肥美，各种动物栖息其间，这从今天泾洛流域数以千百计的新石器文化遗址中发现的大量动植物遗存足可证明。随着人类社会的进步和发展，原始农业逐渐发展起来。起初，人们在河谷平原和高原之地小范围开垦，对侵蚀冲刷影响不大。随着人口增多，人们已不仅在自然条件优越的地区经营，就是生态环境脆弱之地，秦汉时已出现大规模地开垦高潮，陇东、陕北就是其中代表。随后虽然东汉以后长达三百多年这一地区多以游牧民族为主，但农业在一些小的地区仍有经营①。隋唐人口增多，隋代陇东、陕北每县就有上万户，陇东、陕北人口达120多万人，远远超过了西汉。唐天宝时陇东陕北人口近百万。陕北洛水流域近31万人口，是西汉时的近2倍。宋金在陇东、陕北更是驻有大量军队，人口激增。以后各代，这一地区人口一直居高不下。明嘉靖时，虽人口较明初有所
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①谭其骧：《何以黄河在东汉以后会出现一个长期安流的局面》，《学术月刊》1962年第2期。
减少，但仍达近60万，加上逃户，亦有七八十万之多。再加上沿边驻有延绥、固原镇兵，人口亦当超过百万。“土人耕牧，锄山为田”，开荒耕坡，“虽悬崖偏陂，天地不废”。清乾嘉时这一带人口达285万人之多。虽然陕北仅44万人，但开荒已至山坡险岭，即使梁峁之地也不放过(详后)。一般情况下，每增加一人，需增加耕地0.2—0.3顷。陕北、陇东自然还要多些。这样伐林垦荒，带来的结果只能使环境恶化，水土流失加剧。农垦之外，历代在泾洛上游曾置有牧马苑，牧马啃食草根，苑田种植苜蓿或粮食，过度地放牧也会破坏当地植被，加重水土流失，只不过不如垦荒带来的后果严重罢了。一般人对黄土高原垦荒带来的后果认识还不是那样清楚。据调查和推算，黄土高原在有森林覆盖的条件下，土壤年侵蚀模数很小，只有100—200吨／平方公里，而毁林开荒，其年侵蚀模数可达10000—20000吨／平方公里，增加100倍。陇东庆阳、平凉，再加上陇西的定西地区，有面积约7万平方公里以梁状为主的黄土丘陵沟壑区，一般年侵蚀模数在8000吨／平方公里左右①。泾水上游侵蚀模数最强烈，年侵蚀模数可达1万吨／平方公里左右。环县北部丘陵沟壑区年侵蚀模数7769吨／平方公里，庆阳北部丘陵沟壑区7412吨／平方公里，陇东黄土高原沟壑区5746吨／平方公里。而黄龙山、子午岭、关山(六盘山脉)土石山地森林区年侵蚀模数分别是238吨／平方公里、500吨／平方公里、800吨／平方公里②。其间森林起到的作用还是巨大的。陇东陕北间子午岭，在同治回民起义前，垦殖指数高达25％—30％，其侵蚀强度相当于现在延安一带，而年侵蚀模数已达8000—10000吨／平方公里③，水土流失已十分严重了。而今，泾洛流域水土侵蚀仍然十分严重。陇东、陕北大部分市县水土流失面积占到总土地面积的80％以上，环县、庆阳、镇原、泾川竟占到100％，而森林较多的合水(水土流失面积占到总土地面积57.75％)、富县(42.05％)、黄陵(48.36％)、黄龙
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①山西大学黄土高原地理研究所：《黄土高原整治研究》，科学出版社，1992年，第13—14页、18页。
②中国科学院黄土高原综合科学考察队：《黄土高原地区综合治理开发分区研究》，中国经济出版社，1990年，第87页。
③唐克丽等：《黄土高原人类活动对土壤侵蚀的影响》，《人民黄河》1994年第2期。
(49.14％)，水土流失所占总土地面积稍低。陕北历史上人口密度少，开发程度远较陇东低，今森林仍保持不少，水土流失也就自然不如陇东严重，洛水含沙量自然也没有泾水大。就是渭北旱塬一带，长武(92.97％)、彬县(93.84％)、旬邑(84.27％)、淳化(91.60％)、白水(91.63％)等，水土流失在总土地面积中所占的比例仍然巨大①。昔日洛川塬所在洛川县，今水土流失面积1500平方公里，占全县总面积83％。这里耕地面积较大，占垦殖指数25.6％，耕地中夏粮又占很大比重，夏收后农田休耕，又正值雨季，暴雨易使裸露的地表发生面蚀和沟蚀；沟头延伸，沟道深切，沟坡变陡，又引起土体的崩塌、滑坡等重力侵蚀。朱牛乡的月合沟在1923—1955年的32年间，沟头延伸247米(平均每年7.7米)，沟床被切深8.6米，沟道加宽15.4米，共损失塬面耕地19.2亩，流失土壤77.6万立方米。这样的沟壑在黄土高原地区不胜枚举。沟壑的增多，沟道面积增大，使地形更加破碎。今泾洛流域除原外，大量的梁、峁、沟等破碎地形遍地皆是。洛川朱牛乡沟道面积已达48.5平方公里(总土地面积仅有90多平方公里)，坡度大于25。的陡坡又占沟道面积的53％②。洛川塬地如此，其他破碎地形沟壑之多，面积之大，就可想而知了。如此大量的土壤表层土被冲刷，土壤肥力自然下降。据统计，被冲刷的土壤中，每吨约含氮肥0.8—1.5公斤，磷肥1.5公斤，钾肥20公斤。黄土高原每年要损失肥分5000万吨，比黄土高原农业年施化肥量多好几倍③。历史时期，包括泾洛流域在内的黄土高原地区毁林开荒，轮荒乱垦，使宋时陇东陕北“腴田”、“肥田”后皆成为瘠田、薄田。志丹人曾流传的这样俗语：“山保安，牛羊山，米粮川”，当地应是富庶；而清咸丰时，保安(今志丹)“瘠贫之区，水土最劣，以耕稼则多不毛”④，水土流失造成的恶果已显露出来。
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①中国科学院黄土高原综合科学考察队：《黄土高原地区资源环境社会经济数据集》，中国经济出版社，1992年，第222—223页。
②中国科学院黄土高原综合科学考察队：《黄土高原地区重点县综合治理与经济发展战略规划》，科学出版社，1991年，第154页。
③山西大学黄土高原地理研究所：《黄土高原整治研究》，第18页。
④咸丰《保安县志》卷一《地理志》。
泾洛流域水土流失，像其他黄土高原地区一样，带来的更大灾难是河流中的泥沙增多，河患频增。今黄河泥沙含量已多达16亿吨，其中陕西省每年输入黄河的泥沙就达8亿吨，占到三门峡以上输沙量的一半。大量的泥沙淤积在下游河道中，使河道淤高，行洪不畅，易发生河患。今黄河下游成为“悬河”，正是历史上泥沙淤积所造成的。而黄河下游洪水灾害不断，其根源正在包括泾洛流域在内的黄土高原水土流失带来的泥沙。历史上黄河下游大约有1575次洪水灾害(包括溢、决、改道)，其中先秦时仅发生过7次漫溢，1次改道。西汉时，黄河下游发生3次漫溢，7次决口，2次改道，共发生12次河患。除其他原因外，西汉时由于在包括泾洛上游的黄土高原屯垦，发展农业，一定程度上加剧了水土流失，河患也随之增多。东汉以后至隋的五百年间，黄河出现了相对安流的局面，这与黄土高原地区多以畜牧为主，水土流失程度大大减轻有关。唐和五代时，黄河河患增多，与唐五代时变牧为农有关①。宋金元时期黄河河患远超以前各代，平均每10年分别发生6.5、5.5、27.3次。元时记载人口虽少，但编户数字并不等于实际数字。明代共发生454次河患，平均每10年发生16.4次。清代发生485次，平均每10年发生17.9次。民国发生103次河患，平均每10年发生41.9次②。河患愈演愈烈，这无疑与人口增多，开垦荒坡沟地，水土流失加重有关。其间水土流失带来的恶果不堪设想。
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①郑肇经：《中国水利史》，商务印书馆，1993年影印本，第102—104页。
②谭其骧：《何以黄河在东汉以后会出现一个长期安流的局面》。
二、引起泾洛流域生态失衡，各种自然灾害日益增多。泾洛上游为黄土高原腹地，生态环境脆弱，历史上人们在这里发展农牧业，大力垦田，轮作荒田。特别是秦汉时移民屯垦，使这一流域农田栽培植被面积扩大。唐宋金时期，这里为边防之地，人口增多，屯田面积大增，森林大为减少。明清民国时期，泾洛流域森林遭到彻底破坏。森林破坏，农地增加，水土流失加重，使这里本来就脆弱的自然环境难以恢复，原来森林被覆土壤，调节气候，涵养水源，减少侵蚀的作用也就不复存在。人为干预自然环境能力的增强，无节制地破坏自然，使这一流域随着时间的推移，自然灾害发生的次数增多，发生频率增加。虽然不是呈直线式上升，但灾害日益增多的态势已十分明了。将历史上泾洛流域发生的旱涝、雹灾、霜冻、蝗灾、风沙、地震以及饥荒等灾害作一综合对比可以发现，泾洛流域在公元前2世纪至1世纪上半叶、6世纪下半叶至9世纪末、10世纪末至11世纪初、13世纪下半叶至14世纪初、15世纪中叶至17世纪上半叶、18世纪中叶至20世纪中期出现6次灾害多发期。这些灾害常常相伴发生，甚至一年中几种灾害并行，旱涝、旱蝗、旱雹、旱震、旱与风沙等灾相互联系，这些大灾多相连发生，增加了灾害的危害性。大灾之后，又常出现瘟疫、饥荒，这在明清民国时期表现最为明显。6大灾期中，第一灾害多发期发生28次大旱，5次洪涝。第二灾害多发期仅西魏至北周和隋代，就发生17次旱灾，8次雨涝。唐代旱灾年达110次，涝灾65次(其中旱涝同年22次)，冰雹30次，霜雪冻48次，蝗灾(包括五代)21次。第三灾害多发期为北宋初期，时间不足五六十年，却发生旱灾20次，雨涝12次，蝗灾9次，雹灾霜冻也发生不少。第四灾害多发期为元代，旱灾25次，涝灾10次，蝗灾7次，雹灾12次，虽第三、四灾害期发生次数不如第二灾害期，但其发生频率仍十分频繁。明清民国时期自然灾害增多，土壤瘠薄，陇东陕北农业难有太大起色，自然环境恶化的兆头已经显露出来。明至1949年泾洛流域共有12次大旱灾期，3次大涝期。这些旱涝灾害常常是毁灭性的。如万历第一大旱期(1582—1583年)的大旱，“人相食”，死尸枕藉。万历第二大旱期(1586—1587年)陕北延安“饥民多死亡”，陇东各县大饥。天启崇祯大旱期(1627—1631年)，麦苗尽枯，饥荒尤甚，人死过半，导致了明末大起义。崇祯末(1639—1641年)、康熙末(1720—1721年)、光绪初(1877—1878年)、光绪末(1899—1901年)、民国(1928—1931年)等大旱期亦危害巨大。除气候原因外，明、清、民国泾洛流域少被覆，易发生干旱。明代泾洛流域有63次雹灾记录，清代泾洛流域雹灾记录达247次，而民国则是年年有雹灾记录。霜雪冻灾明代有52次，清代、民国有148次。虽存有记录的失误，但清代、民国霜雪冻灾应高于明代。明代泾洛流域蝗灾达45次，清代26次，民国11次，如此等等。由于泾洛流域大部分地区仰于天泽，灾害发生的多少无疑影响收成的丰歉。水旱之外，泾洛上游即使霜雪雹灾也容易导致饥荒出现。上游陇东、陕北出现饥荒的次数和规模远多于下游关中，与上游自然灾害多，自然环境恶劣有关。明以前泾洛流域饥荒出现的次数少。唐代，关中饥荒出现49次。宋代，泾洛流域发生16次饥荒。金代饥荒3次，元代27次。明代，泾洛流域共出现123次饥荒，全流域的饥荒45次，泾洛下游饥荒28次，上游陇东达30次，陕北洛水上游达20次。清代饥荒发生次数更加频繁，共有167次饥荒，全流域饥荒7次，泾洛下游45次，陇东97次，陕北18次(统计数字不全面)。虽危害程度较明代小，但发生频率无疑是历代最高的。饥荒的出现除了人为原因外，大多与自然灾害有关。明清泾洛流域自然灾害增多，尤以陇东、陕北发生频繁，大量的统计数字和无数事实足以证明，正是明清在泾洛上游锄山为田，开山至顶，肆意毁林开荒，使垦田数增多，水土流失面积亦增大，抵御灾害的能力大大降低。自然灾害增多，饥荒频增，脆弱的生态环境已经恶化。
三、黄土高原自然环境的变迁，不仅使河流水文状况恶化，而且使河湖湮塞，引起水荒。由于历史时期大量砍伐林木，森林植被破坏，植物被覆作用降低，不但加速了水力侵蚀，河流泥沙增多，也使河流洪枯量变化大，暴涨暴落。唐时洛水、华池水等流域经过农业开垦，林木减少，洪水时“漂沙圻岸去，漱壑松柏秃”，水土流失较大，而像苇谷等一些小的支流，碧波荡漾，与洛水、华池水等还是有区别的，这里侵蚀较弱。清代，葫芦河(即华池水)流域的子午岭林区还未遭到破坏，河水清澈，仍可灌溉附近稻田①，河水清浊显而易见。上述元时灵台的达溪河也还清澈，到清时也已浊浪滚滚。明嘉靖时称今汭水还较泾水清澈，今情况虽然仍是汭清泾浊，但汭水已开始变混浊，上游华亭、崇信一带林木减少，农田多辟。历史上称作黑水的诸河(古油水以及今直罗河等)今已难窥其原貌，多已变浑。原来称作宁江的九陵川，清时水色澄碧，今也已变浑浊。不胜枚举的事例足以证明，河流多已变浑，清流已少见。
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①道光《鄜州志》卷二《舆地部·水利》。
由于森林被覆减少，河流冬枯夏涨、暴涨暴落特点异常显著。甘泉境的洛水支流，“春夏盈而秋冬涸”。即使洛水冬春时仅“水深二三尺，面阔七八丈”，可涉足而过，而夏季暴涨时，河川“一望无涯，浪高一二丈”。泾水流域亦是同样。崇信县各河“旱则河水清盈，汗下欲涓滴”，“潦则汹涌奔腾”，水势浩大，汹涌澎湃，“漫无抑制”，洪涸特征十分明显。暴涨暴落，河患日益增加。历史上泾水支流在平凉、泾川、灵台、镇原、庆阳、环县、宁州、正宁、合水、邠州等县城旁都发生过河患。而且，河道泛滥亦趋亦烈。洛水流域的保安、鄜州、黄陵、同州发生过多次河水侵城的事件。鄜州城不断地内缩，就是受历史上洛水数十次泛滥的影响。就连一些小的支流也在明清时常常为患，平凉城东的浚谷水、泾川的古泾州城和今城外的诸沟水等等皆是如此。
河水含沙量大，暴涨暴落，泛滥不断，自然难以航行。西周时，泾水已有航运。此后，“泾河水急石多，深浅不一，商船不致往来”。明清虽曾有试航之举，但由于泾水水浅石多，难以行舟。洛水亦仅可行小船，航行里程仅在大荔以下。形成今天泾洛两河难于航行的根本原因就是由于泾洛流域水文状况恶化。
泾洛流域自然环境的变迁，还使这一流域水资源枯竭，水利工程难以实施，人们生产、生活难以正常进行，出现水荒。人们原来居于原上，随着河流的下切，水源远在深谷之中，往来取水十分不便。包括德靖砦、栲栳砦、金汤寨、凤川寨等宋金时的军寨，虽然修建时就建于高处，以利军事需要；但仍考虑到在河川池泉之旁，以利饮用之便。随着河流下切，饮水已成为军寨生存的主要问题。其后这些军寨大多废弃，除军事原因外，饮水不便也是一个重要原因。明清泾洛上游居民多向川谷泉池边迁徙，就是考虑到水源问题。宁州城居马莲水、城北河、九龙水之交，而明时，城“内乏井泉”，与数百年来河流下切有关。类似情形在庆阳等处屡见不鲜。笔者去陇东、陕北考察，水窖和池塘遍布各个乡村，吴旗、志丹一带，有些在田间地头，甚至公路两旁，利用地势将雨水汇聚、沉淀，以便使用。在这里，人们把水看作异常珍贵之物，节约用水已成人们的习惯。人们饮水都如此困难，农业生产只有靠降雨来决定丰歉了。建国前，陇东、陕北的水利工程寥寥无几，正与河道下切、难以饮用有关。今泾洛上游一带人们往往打数十丈甚至近百丈的深井，就是因为地表水难以饮用而不得不利用地下水。渭北旱塬一带，“居民每苦地高乏水”，也修地窖以聚雨水。明清泾洛下游掀起打井高潮，与地表水枯竭，流水微小难以满足灌溉需要有关。
泾洛流域河流泥沙较多，河患频繁，还使泾洛下游诸湖面积缩小或消失，流域内诸泉湮废。除气候原因外，还因森林减少，泥沙增多，湮塞泉泽。泾洛下游的阳华(华泽、赤岸泽等)及其他诸湖的湮废就是如此。甚至黄河下游的大野等大湖泽的消失，也是包括泾洛流域在内黄土高原水土流失，河道变迁，泥沙淤积的结果。
四、历史时期泾洛流域植被和土壤的变化，使这一流域土壤承载力低，三料(燃料、饲料、肥料)短缺，土壤肥力下降，粮食亩产降低，土瘠民贫，农业生产徘徊不前。今天，造成黄土高原贫苦的主要原因就是这里生态环境失衡，水土流失严重，人地矛盾尖锐。大量的林木减少，地表裸露。明时，陇东“山无木兮山顶秃”，“山头但有农驱犊”，濯濯童山之上仍植糜种菽①。清时，陇东土壤“瘠硗”，沟坡之苗多仰天泽，稼穑难成②。历史时期泾洛流域由于人们长期的垦殖开发，致使原来开垦时还较肥沃的土地，开垦二三年后被迫撂荒，自然肥力尽失。这在陇东、陕北各州县都是如此。不断地撂荒轮耕，不断地去开垦新的土地，使泾洛流域农业一方面垦殖面积不断增加，水土流失面积也随之扩大。而另一方面，土壤贫瘠，广种薄收，人民仍然贫困不堪。洛川l县一带民众就流传这样的俗语：“种上万万顷，哪怕一亩打半升”，人们不管收获，“有牛没牛尽管种”③。虽辛苦耕种一年，收获却寥寥无几。正如咸丰时保安县人所言，“荒山容易起风沙”，“不管年荒与岁丰，十年总有九年穷”④。原来是“牛羊山，米粮川”的保安，土地承载力大大降低，已难与昔日相比。道光时卢坤所作《秦疆治略》，几乎陕北和渭北旱塬各州县都是“地瘠民贫”。其实，陇东一带“原以土质肥沃，农产富裕”，故历史时期这里人口密度基本上较洛水流域大。加之这里原面较陕北一带大，自然条件优越，故历代开垦多所致力。由于滥垦滥伐，“垦殖无方”，只知扩大耕地面积，撂荒轮作，粗放式经营，“致使土地利用失调”，表层耕土“受雨水冲蚀而流走”，“良田败坏，沟壑纵横。耕田面积日渐支碎”。虽有施肥，但地力消耗和水土流失，使农业单产降低，经济衰微。昔日茂密森林，今为濯濯童山。昔日良田与草原，今为“不毛之沙漠”⑤。随着建国后这一地区人口的膨胀，人均耕地更少，人地矛盾更为突出。为了解决当地粮食问题，在相当长的时间内，仍走原来开荒种地，扩大耕地面积的老路子，使水土流失更为严重。人们越穷越垦，越垦越穷，农业终是恶性循环。传统的粗放农业是今日这一地区积贫积穷的重要原因。
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①康熙《宁州志》卷一《地理·山川》引(明)李绅《山水歌》。
②(清)张澍：《天心篇》，收入《历代咏陇诗选》。
③民国《洛川县志》卷二四《方言谣谚志·俗谚》。
④咸丰《保安县志》卷八《艺文》，(清)彭瑞麟《保安杂咏》。
⑤民国《甘肃乡土志》第七章第八节《水土保持》。
泾洛流域森林草原减少，水土流失严重，不但使土壤承载力降低，粮食亩产减少，而且使这一地区像其他黄土高原地区一样，燃料、饲料、肥料等三料出现短缺。长期以来，泾洛上游以林木、树枝草灌和作物的秸杆为燃料，树木烧光，就去刨树根。树根、秸杆烧完，就去刨草皮，挖草根，烧牛马粪。这样，自然使三料短缺，生计难以维持。宁夏、固原地区就是三料严重断缺之地①。甘肃庆阳地区华池县，从上世纪40年代开始，开荒种田，特别是建国后人口剧增，大量烧柴用材，使这里的子午岭林区的森林和草原受到严重破坏。到80年代初，除东部几乡在子午岭深林区外，其余全县其他地方已无林可砍，无荒可垦。相应地，水土流失加重。柔远河在上世纪60年代输沙量401.7万吨，70年代增加到456.3万吨。同时，全县大小7700余条沟至70年代末就有6300多条干枯②。农业降产，薪材短缺，饲料、肥料亦成问题，自然环境已恶化。
历史上，受水土流失和人们耕垦的作用，泾洛上游形成沟谷坡地的黄绵土及原地的黑垆土，前者肥力瘠薄，后者成为黄土高原较优良的土壤。而关中受人类长期耕垦和施肥作用，形成耕作性较好的填土。土壤的肥瘠自然影响到农业生产。关中由于自然条件好，地势平坦，土壤肥美，灌溉便利，虽经自然和人类长期作用，但自然环境恶化的程度远较陇东陕北轻，自然灾害也远较陇东陕北少。有些还因人类的参与，而使自然环境更适宜于人类的发展。前言关中出现的塿土，盐碱地改良自然对促进农业生产起到促进作用。同时，还应指出的是，关中泾洛下游森林减少，湖陂大多干枯，地下水位下降，沿山及滨河一带，砾石、沙子多随洪流而淤积散布，洪潦成灾，原来的“淤田”已变成了“淤沙”。农业生态环境恶化，北山旱塬一带地形破碎，“地瘠民贫”，农业生产环境亦受到很大影响。沙苑自然环境恶化，水草减少，湖泉干枯，已多出现风沙和沙徙现象，屯垦田地多为风沙侵占。可见，泾洛下游自然环境的变化，也带来一定的不良后果。
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①山西大学黄土高原研究所：《黄土高原整治研究》，第20页。
②新编《华池县志》第一编《地理志》。
总之，历史时期泾洛流域自然环境的变迁，给这一流域带来了积极和消极的影响。一方面使许多不良的如盐碱土、沙土等土壤得到了改造，培育出了更适宜于农业生产的填土、黑垆土等。历史上关中有“膏壤”、“沃野”、“天府之国”的美誉，对粮食生产，推动社会进步仍起到了一定的积极作用；而另一方面，人们毁林垦荒，滥垦滥殖，纵火烧山，锄山为田，使泾洛上游和渭北旱塬的生态环境遭到了空前破坏，水土流失严重，地形更加破碎。土壤肥力流失，河患增加，甚至对黄河下游河道和湖泽等都带来了严重危害。而同时，由于森林草原植被遭到破坏，泾洛流域自然灾害明显增多，尤以旱灾最易发生，自然环境的免疫力大大降低。河患频仍，暴涨暴落，泥沙含量大，多浑浊不堪，难于通航。湖泉池陂大多湮废，人们生产、生活用水已成问题。由于土壤肥力下降，粮食单产降低，广种薄收，土壤承载力降低，燃料短缺等，农业陷入恶性循环，人们越穷越垦，越垦越穷，使包括泾洛上游在内的黄土高原地区成为中国现今最贫困的地区之一。
B. 聚煤古地理环境和古气候的演变
一、聚煤古地理环境的演变特征
聚煤作用是在一定的古地理环境条件下发生的。我国地史时期随着海陆变迁、海面变化和古植物演化，聚煤作用由浅海、滨海向邻海和内陆逐步扩展和迁移，聚煤古地理景观构成一个时空演化系列。早古生代煤形成于滨海—浅海环境，为菌藻类转化而成的腐泥煤;晚古生代以海滨环境为主;中、新生代则从邻海环境逐步过渡为以内陆盆地环境为主，聚煤作用范围逐步扩大，聚煤古地理环境渐趋多样化。
早古生代末，华北、塔里木、上扬子等陆块隆起剥蚀，华南东部的古华夏海槽和西北的祁连海槽亦褶皱隆起，陆地范围显著扩大。晚古生代海侵沿袭了古华夏海槽和祁连秦岭槽地的方向，早石炭世晚期(大圹期)海水曾达滇东、苏北和皖南一带。在短暂的海退期，沿陆缘滨海地带形成小型三角洲平原、障壁潟湖和滨岸潮坪成煤环境，主要分布于上扬子—江南古陆东南缘和河西走廊一带，是在海域不断扩大的总趋势下形成的，并显示向陆地方向的穿时和迁移现象(图12-1)。
图12-1 早石炭世晚期古地理图(据韩德馨等，1980，修改)
晚石炭世海域范围进一步扩大，华南、西南的大部分地区沦为浅海碳酸盐盆地。海侵范围波及长期隆起的华北地块，晚石炭世早期，海水由东、西两侧进侵，晚石炭世中晚期达到最大规模。华北聚煤盆地的古地理环境为陆表海、潟湖潮坪障壁体系和三角洲平原的区域配置和交换。主要煤层赋存于海进沉积序列，在盆地北缘形成东西向展布的厚煤带。早二叠世伴随蒙古大兴安岭海槽的封闭过程，大量陆源碎屑注入盆地，海侵范围向南退缩，以浅水三角洲为主体的聚煤环境自北向南推移，呈现出山前冲积平原、滨海三角洲平原和潟湖海湾沉积环境的有序配置，赋煤层位逐步抬高，组成海退沉积序列。早二叠世早期形成盆地范围的重要厚煤层，早二叠世晚期至晚二叠世聚煤作用则退缩于盆地的南缘地带。
早二叠世华北、西北地区广泛海退的同时，华南地区的海域范围则继续扩展，海水向西北侧上扬子古陆区快速侵漫，沿古陆边缘的潟湖潮坪环境发育早期含煤沉积，并迅速被广海碳酸盐沉积所代替。早二叠世晚期，由于东吴运动的影响，华南广大地区隆起为陆，海水退居东南隅，在海西期造山带的前缘堆积了滨海碎屑含煤岩系。晚二叠世早期，海水由西南方向再度进侵，但其强度已明显减弱。在海域不断扩大的趋势下，华南地区呈现比较复杂的岛海古地理景观，岸线曲折，海陆穿插，沉积类型多样。东南沿海为陆相、过渡相碎屑含煤沉积，盆地中部为滨海、浅海相碳酸盐含煤沉积，黔西、滇东地区则持续发育大型三角洲复合体，为煤层最富集的地区。随着海域不断扩展，聚煤带向古陆方向迁移。晚二叠世晚期，华南地区再次被广海淹没，以碳酸盐和硅质沉积为主，含煤沉积则局限于川滇古陆东侧的滇东、黔西和川西一带(图12-2)。
图12-2 晚二叠世早期古地理图(据韩德馨等，1980，修改)
古生代末至中生代初期是我国海陆变迁的转折期，晚三叠世秦岭以北及我国东部广大地区隆起为陆，海区退缩于华南东南隅及西南地区，聚煤盆地主要分布于海陆交接的邻海地区，聚煤古地理景观具有“过渡型”特色。海水内侵受到限制，以富含半咸水动物化石为特征。华南东部以海湾型沉积环境为主，主要含煤层段赋存于盆地早期冲积扇粗碎屑发育的充填层序，各盆地充填差异显著;中期各盆地与海域连通，形成地形复杂的海湾;晚期随着海退过程再次出现聚煤作用，可延续至早侏罗世，但一般含煤性变差。西南地区以潟湖型沉积环境为主，由于河流注入而导致潟湖淡化，并逐步扩张超覆，向邻海湖盆演化，主要含煤层段形成于滨湖三角洲平原环境。
侏罗纪早期西南和华南的海域进一步退缩，伴随潮湿气候带的北移，早、中侏罗世聚煤盆地主要分布于昆仑—秦岭构造带以北地区，内陆盆地占据主导地位。大型内陆盆地主要分布于西部地区，以湖盆为中心构成内流水系，呈现冲积扇、冲积平原—三角洲平原—湖泊沉积环境的有序配置，冲积平原和滨湖三角洲平原是主要聚煤环境。随着盆地的演化，盆地充填经历了冲积—湖泊—冲积充填层序的更替，形成上下两个含煤组，一般以湖泊充填淤浅基础上形成的上煤组含煤性较好。中、小型山间盆地和谷地主要分布于东部地区，常由于盆地充填淤浅而沼泽化，形成厚煤层。中生代晚期海域退缩于藏南和东北三江平原局部地区，并有滨海型含煤沉积分布。东北、内蒙古东部地区则广泛发育内陆断陷煤盆地，构成高地和湖盆星罗棋布的古地理景观。盆缘断裂活动和近源物质供应是控制盆地形成和演化的主导因素，沿盆缘断裂分布的冲积扇的进积和退缩控制了盆地沉积环境的空间配置，聚煤环境出现于盆地演化的一定阶段和盆地的特定部位，在湖泊淤浅的基础上形成上部含煤段，常发育巨厚煤层。
新生代古近新近纪聚煤盆地主要分布于东北和西南地区，多为内陆断陷或构造侵蚀盆地，濒太平洋地区尚有滨海型和海湾潟湖型含煤沉积，与古近新近纪伸向陆地的指状海相连通。内陆聚煤盆地常常赋存巨厚煤层，煤层一般出现于填充盆地向湖盆演化的过渡阶段，煤层上覆为湖相泥岩或泥灰岩。
二、主要聚煤期的古气候
聚煤期的古气候是影响沉积盆地充填和聚煤作用的重要因素之一，适宜的古气候条件对植被的发育和泥炭聚积起了重要作用，分析各聚煤期的古气候状况有助于了解聚煤盆地的时空分布和充填物特征。
(一)晚古生代聚煤期古气候
早石炭世的古气候比较单一，植物界刚刚扩展到陆地，只能在温暖潮湿的气候条件下生存。早石炭世发育的拟鳞木植物群不具年轮，植物化石分布于南、北半球，甚至现在的北极地区，绝大部分地区相当于热带、亚热带气候。我国绝大部分地区属于拟鳞木植物群分布区，仅内蒙古、东北北部局部地区见有安加拉植物群分子，说明局部气候略为温凉。
晚石炭世植物地理分区已经形成，可区分为4个植物群类型，即安加拉植物群、冈瓦纳植物群、欧美植物群和华夏植物群。其中，前二者属于温带气候，后二者则属于热带、亚热带气候。我国除东北、新疆北部属安加拉植物群，藏南属冈瓦纳植物群外，绝大部分地区为华夏植物群。鳞木非常繁盛，茎上气孔构造发育，辉木茎皮层中含有大量附生根，为热带、亚热带湿润气候带的产物。此外，中亚一条北西向的干燥带东延至我国西北地区。
二叠纪植物演化更加明显，植物地理分区清楚。天山以北、内蒙古北部和东北北部为安加拉植物群分布区，属于温带半潮湿气候。冈瓦纳植物群主要分布于藏南地区，以舌羊齿为主，代表温带或冷温带半潮湿气候。我国大部分地区为华夏植物群分布范围，贵州西部峨嵋山玄武岩组、龙潭组和长兴组中发现的丰富的辉木，反映了热带雨林气候条件下的生态特征。华北地区辉木不发育，大羽羊齿类形体较小，属于亚热带半潮湿气候。晚二叠世华北地区南部仍持续温暖潮湿气候，有煤层和紫斑泥岩发育，但从整个沉积物类型和植物化石组合判断，我国西北、华北广大地区的气候已渐趋干燥，干燥带由西向东扩展，聚煤作用终止(图12-3)。
(二)中生代聚煤期古气候
早、中三叠世我国大部分地区处于干燥气候带，中三叠世末华南地区转为热带、亚热带潮湿多雨气候，发育叉羽羊齿植物群，其中苏铁植物占据优势。华北、西北地区则以木贼、类丹蕨、束脉蕨等旱生耐凉植物为主，代表温带半潮湿气候。早、中侏罗世我国南方苏铁、真蕨植物特别繁茂，代表热带、亚热带气候，北方则以真蕨、松柏类和银杏类为主体，代表了一种针叶、阔叶混交林植被景观，总体上这一植物群是亚热带—暖温带气候的反映。中侏罗世中晚期紫色沉积增多，矿物成熟度降低，蒙脱石含量增高，植物化石缺乏，反映气候渐趋干燥。早、中侏罗世北方潮湿气候带的分布与古地中海海洋气团的北移、东进有关，从而增大了这一内陆地区的降雨量，形成了许多重要的聚煤盆地。
晚侏罗世全球气候有较大变化，中亚一带干燥气候区扩大，我国南方广大地区属热带、亚热带干旱气候，晚侏罗世、早白垩世沉积基本为红层。北方，尤其是阴山以北地区，以松柏、苏铁、银杏等植物为主，具有年轮，气候季节分明，属温带气候。东北和内蒙古东部地区潮湿多雨，植物繁茂，形成了上百个断陷煤盆地，这一地区受到古太平洋季候风的影响。我国境内中生代干旱气候带和潮湿气候带自西南向东北逐步推移，导致晚三叠世、早—中侏罗世和晚侏罗早白垩世聚煤带有规律的时空分布。一般来说，潮湿气候带和构造拗陷、断陷带的叠合决定了聚煤盆地发育的部位。
(三)新生代聚煤期古气候
古近纪我国自北而南跨越了暖温带和亚热带、热带两个植物区，是木本被子植物繁盛阶段。新近纪气候有缓慢变冷的趋势，亚热带北界南移。随着青藏高原的隆升，受海洋气团控制的潮湿气候带移至云南和华南沿海地区，在滇中、滇东等地形成数百个小型煤盆地。欧亚大陆腹地则日趋干燥，大面积呈现草原植被景观。古近新近纪位于北半球的两条潮湿气候带和一条干旱带以北西南东方向穿越全国，干旱带的分布范围由新疆经青、甘、宁、陕而达于闽、浙沿海，这一广阔的干旱气候带是聚煤盆地分布的一级控制因素，加之印度洋和太平洋季候风的影响，以致我国古近新近纪煤盆地主要分布于东北和西南地区。
C. 区域环境演化背景
一、自 然 环 境
黑河流域地处欧亚大陆腹地，受青藏高原的影响，印度洋水汽北进受阻，又远离海洋，太平洋水汽至此减弱，而大西洋气流受天山和蒙古高原的影响，对该区影响也很小，因此该区降水稀少，是我国最为严重的干旱区之一。
黑河流域所处的地理位置、气候条件、地貌条件、第四纪以来的气候变化和水系变迁及盆地生态地质环境演化，决定了该区地下水形成与循环演化过程和特征。
（一）构造与地貌格局控制
黑河流域的地质构造复杂，一系列NW和近EW向的中生代大断裂造成规模不等的南部和北部两列构造盆地。南部盆地紧邻祁连山，位于黑河流域的中游区，具有山前或山间断陷盆地的特征，在盆地南缘为大型冲断层组成的叠瓦式构造，这组压性断裂连同祁连山褶皱带一起形成阻水屏障，使山区大部分地段的地下水难以直接进入盆地；北部盆地属于边缘断陷盆地，其边缘为巨大的断裂。地质构造以及所形成的地貌形态，对地下水系统形成起着决定作用。
（二）全球变化下气候环境演变基础
全球变暖，总体上引起地球表面蒸发量和蒸腾量增加，因而引起降水量增加。GCMs等气候模型模拟结果表明，当地球温度上升1.5～4.5℃时，全球平均降水量增加3%～15%，但是在时间与空间分布上是极不均匀的，一些地区的降水量增加，而另一些地区的降水量可能减少。在全球变化中，不同下垫面的地区具有不同的变化过程和响应特征。
我国西北内陆黑河流域是全球变化中一个比较敏感的区域，冰芯、湖泊沉积、树木年轮、历史文献记录和地下水演化同位素信息以及现代气象记录等，都记载了西北干旱地区气候演变的历史过程。在西北内陆干旱区，一方面流域内自源头向尾闾，跨越了不同的气候带；另一方面内陆河流域具有鲜明的垂直景观结构特征，山区可以划分为高山冰雪冻土带、中山植被带和低山荒漠带，山前盆地则包括绿洲和荒漠。黑河流域是西北若干个内陆流域中一个比较典型的流域，在其流域尺度内的不同景观带，存在着不同气候变化过程（表3-1）。
黑河和讨赖河是黑河流域的两条重要河流，也是该流域平原区地下水的主要补给来源和陆地水循环的重要链条，其水文特征如表3-2所示。在黑河干流流域上游区，从山口的海拔1700 m到冰川区的海拔4700～4800 m，相对高差3000 m左右，平均海拔为3600 m。在讨赖河流域上游区，从山麓海拔2000 m到河源区海拔5000 m左右，平均海拔约为3800 m。由于黑河流域水循环系统补给源区地处内陆高寒山区，冰川、积雪和冻土的发育对地表径流和平原区地下水形成与更新变化都具有重要影响，并且通过源区上述特殊的水文要素与气候密切相关联，以至黑河流域的地表径流和平原区地下水循环对区域气候变化必然作出响应。
表3-1 黑河流域景观分带及其水文效应
表3-2 黑河流域主要河流水文特征
黑河干流是研究区内最大的河流，发源于祁连山区，出山后进入张掖盆地，经正义峡，穿越鼎新，向北注入额济纳盆地的居延海。居延海为黑河干流的尾闾湖泊。自山区降水、冰雪融水和基岩裂隙水补给汇流形成地表径流开始，至下游区，沿途地下水与地表水之间至少经历了3次相互转化过程，以至平原地下水的形成、循环和更新都与地表河流之间存在依存关系，构成“河流-地下水”系统，彼此密切相关，与源区气候变化紧密相连。
黑河流域的地理位置决定了湿润的夏季风难以到达和西风气流的水汽不足，高山与盆地相间分布，沙漠与绿洲并存，河流与湖泊共存的这种独特的气候和地貌特征，决定了该区水循环和地下水形成及其时空变化规律。
本次研究在黑河流域张掖盆地、酒泉盆地和额济纳盆地遴选了3个环境演化剖面，系统采样36组，通过孢粉、易溶盐、有机质、碳酸盐组分和颗粒分析，结果表明：1～21组样中（距今时间3400年以来）旱生草本植物占83%～91%，反映灌丛草原-荒漠草原植被类型，冷干气候；22～30组样中（距今时间约3400～8200年），湿生水生草本植物含量28%～47%，反映草甸草原-灌丛草原植被类型，冷湿气候；32～36组样中（距今时间约8200年前）旱生草本植物占75%～90%，反映灌丛草原-荒漠草原植被类型，冷干气候。
近3000年来，黑河流域的区域气候变化总趋势是向冷干发展，近500年来是干湿波动干旱化，近百年来是偏暖干，近50年来年降水量和地表径流量总体呈现增加过程。
二、下游区生态与地质环境演变
下游区是黑河流域水循环和物质输运的排泄与堆积区，其生态、地质环境变化和流域水文与水循环状况密切相关。该区生态与地质环境演变是黑河流域水循环条件演化的直接结果。
黑河流域下游的额济纳荒漠平原，系指阿拉善以北、阿尔泰山以南、巴丹吉林沙漠与走廊平原之间的荒漠平原，面积约3.0×104 km2，位于东经99°30′～102°00′，北纬40°20′～42°30′。额济纳盆地深居内陆腹地，为典型的大陆性气候，具有降水量小，蒸发强烈，温差大，风大沙多，日照时间长等特点。黑河干流是进入该区的唯一季节性河流，称弱水。
（一）生态与环境地质演变历史
在额济纳盆地，中生代以前是一片海洋，至中生代演变成陆地。该区白垩纪地层缺失，表明晚期经历了剥蚀过程。进入新生界，这里发生了幅度不大的沉降，沉积了上新统苦泉组，在盆地边缘有膏盐沉积，说明当时气候干热。
进入第四纪，额济纳盆地再次发生幅度不大的下降，沦为湖盆，气候寒冷湿润，沉积了数百米的冰水相和湖相松散物质。至晚更新世末期，气候又趋干旱，湖泊退缩，河流显现，平原遭受剥蚀，沙漠开始诞生。
至全新世，气候再度干旱，平原遭受风沙侵蚀出现沙漠化，巴丹吉林沙漠扩大。在早全新世出现增温多雨过程。中全新世出现大暖期，湖泊水面一度为西北最大的湖泊。晚全新世，气候旱化过程明显，湖泊水域急剧萎缩，旱区植被增多，但是据史料记载湖泊面积仍然保持数百平方公里。
有人类历史以来，人类对居延海地区环境的影响日趋强烈。据史记《匈奴传》记载，早在汉武帝时，在对匈奴的战争中占据了河西走廊，设置了河西四郡，居延地区归属张掖郡。公元前104年（太初元年），正式设置居延县，并派路博德驻守，他一面在居延城及额济纳河沿岸修筑工事以抵御匈奴，一面在居延海附近开渠屯田。从出土的文物和现今的城墙、井、渠等遗迹，反映出当时开发的盛况大约延续了两个世纪之久。
汉代以后，该地区军事重要性减弱，经济活动远不如汉代那样活跃，直至9世纪古居延地区才再度繁荣。历史资料表明，在9～14世纪，这里是少数民族西夏的重要居住地，在三角洲上部的黑城一带，西夏曾建威福军。西夏及元代的开发曾沿用了汉代垦区，但范围已偏于三角洲的中上部，远未达到汉代垦区的范围。
14世纪中叶（1359～1372年），黑城在元末明初战争中毁灭，居民内迁，垦区开始废弃。之后，古居延三角洲地区的生态环境开始明显的退化，使黑城及周围大片土地沦为荒漠。
（二）近50年生态地质环境变化
近50年以来，由于山区来水量减少和上游用水量增加，特别是20世纪50年代末大兴水利建设，截断了讨赖河进入额济纳地区的径流，致使面积达253 km2的西居延海于1961年全部干涸，24.5 km2的东居延海也变成了间歇性湖泊，进入90年代则完全干枯（张惠昌，1994），风沙进一步侵袭，使生态环境更趋恶化。
由于河水流入量的减少，依赖河水渗漏为主要补给来源的地下水亦呈减少趋势，并由此引发了一系列生态环境地质问题，例如地下水水位下降、土地旱化、盐渍化、沙漠化及植被退化等。
1.区域地下水水位下降
根据调查和动态监测资料分析，多年来区内地下水水位呈现程度不同的下降过程，特别是在中游南部盆地洪积扇群带，地下水水位下降幅度为0.2～0.9 m，东部民乐山前降幅较大，张掖盆地西部、酒泉盆地南部山前降幅较小。在中游区细土平原带，地下水水位呈基本稳定趋势。额济纳盆地的地下水水位呈缓慢下降过程，降幅为0.03～0.15 m，该盆地的南部降幅大，北部降幅小。
通过对00927部队完成的1979～1980年1∶20万区域水文地质普查报告中45个水文点实地调查表明，至1988年仅8年左右时间，除部分人工灌溉耕地和草场外，地下水水位普遍下降了0.3～1.5m，平均下降0.75m（图3-1），沿河约有800余眼水井干涸，约占全区总井数的20%。
图3-1 黑河流域下游区额济纳荒漠区观测点地下水水位埋深对比图
地下水水位下降，导致泉水不断衰减。黑河流域中游区在20世纪60年代的泉水量多年平均为22.6×108 m3/a，70年代为16.1×108 m3/a，至90年代末减为14.2×108 m3/a，泉水年衰减率达到2.75%。1999年实测泉水量只有4.5×108 m3。
2.土地盐渍化
区域性地下水水位下降，使沼泽退变为盐碱地，在湖盆洼地表现尤为明显。在这些地段，由于径流不畅，地下水水位埋藏浅，地下水矿化度较高（一般大于3 g/L），在强烈的蒸发浓缩作用下，致使地表聚集大量盐分，形成盐碱地、盐壳乃至结晶盐。
盐渍土在中、下游平原皆有分布，主要分布在地下水水位埋深小于3 m地带。自中游区到下游区，盐渍化程度及分布范围逐步扩大。中游区盐渍化土壤主要分布于张掖碱滩、临泽小屯、高台黑泉-盐池、肃南明花区北部和酒泉北部等地带。下游区的盐渍土分布于金塔北部、额济纳盆地的古日乃和东、西居延海等地带，局部地段为结晶盐壳。目前，黑河流域盐渍土面积约为4954 km2，其中额济纳盆地的盐渍土面积达3370 km2。
在古日乃湖区，据试坑土盐测试结果，表土层含盐量达0.27%～0.41%，最高达33.0%（表3-3），为中度盐渍化或重盐渍化土壤，分布面积2547.3 km2，其中轻、重盐渍土1353.8 km2，盐土439.7 km2，裸露矿质盐土464.5 km2。在西居延海（嘎顺诺尔），湖底干涸后形成了厚约0.5 m以硫酸盐和氯盐为主的结晶盐，面积约253 km2，而表土层含盐量高达20%以上，为盐土。在东居延海（索果诺尔），湖滨表土层含盐量为0.75%～2.92%，并呈现自湖滨至湖心渐增的趋势，为轻度盐渍化土壤。
表3-3 黑河流域古日乃湖土壤含盐量分析结果（wB/%）
在河流沿岸的地下水水位浅埋区，受强烈的蒸发作用，盐分也常聚集于地表。当河水不足时，因无淡水冲洗盐分而使土地盐渍化。据野外调查统计，河流沿岸轻盐渍土和重盐渍土分布面积约为543.1 km2。如建国营北4 km处，河流沿岸表土层含盐量可达1.16%～3.81%。远离河岸，含盐量则明显降低。沿河灌溉林地和耕地，由于地下水水位较高，大水漫灌引起土壤盐渍化，部分地带逐年加重，甚至土地板结，为轻盐渍化土壤或中盐渍化土壤，分布面积约29.3 km2。土地盐渍化不利于植被生长（表3-4）。
表3-4 黑河流域下游区东居延海土壤含盐量与植被生长状况（wB/%）
在垂向上，土壤含盐量分布多呈自上而下渐少的倒置式大陆盐化规律。
3.土地沙漠化
野外调查表明，虽然黑河流域的大部分沙漠主要是历史时期形成的，如哈拉浩特的沙漠覆盖，古居延垦区的荒废和黑城西南的风蚀沟壑等，但是现代沙漠的发生、发展也是相当严重的，大片的土地正在转变为沙丘或沙地。
区内现代土地发生沙化现象表现较为突出，有河床干涸形成的沙化、地下水水位降低形成的沙化、人为活动（土地弃耕、过度放牧、胡乱采樵）形成的沙化和多因素综合形成的沙化等几种情况，概括起来都是在植被稀疏、地面裸露、土壤质地为砂性土、土壤干旱等条件下，受强劲风的吹扬作用，使土地遭受风蚀而形成的沙漠化荒漠地貌景观。例如在额济纳河河床东侧形成的带状流动、半流动沙丘和沙地，额济纳平原北半部的土壤细颗粒大多已被吹扬，残存的砾石覆盖于地面而呈“假戈壁”，天鹅湖及八道桥以南洼地，风蚀留下的残丘高1～3 m或3～5 m等。据14C采样测定分析结果，天鹅湖湖岸阶地风蚀残丘顶底部亚砂土年龄分别为（4740±60）a和（7360±135）a，可见近4000年来下游平原至少已被风蚀4～5 m，风蚀以至沙化作用是相当强烈的。
4.植被退化
野外调查结果，沿河细土地带，随着地下水水位的下降，水分条件的恶化，适宜于水位浅埋区生长的芦苇、芨芨等草甸植物大部分已经枯干，胡杨、沙枣林因缺乏水分新老交替困难，大部分死亡或趋于死亡，呈现出一片老化景观，植被的盖度（植被所能覆盖的面积与植被区总面积之比）减小。目前仅存于建国营一带的沙枣林出现枯顶心腐、濒临绝迹；红柳灌丛景观被旱生、盐生的小灌木苏枸杞、白刺等荒漠化景观所代替，沿河乔灌木林严重退化。在湖区，随着地下水水位的下降，喜水植物逐渐向盐生、沙生和旱生植物演化。如古日乃湖区的芦苇草甸沼泽随着地下水水位的下降而逐渐向白刺、梭梭或梭梭、红柳荒漠化植被方向演化，从而使草场退化。戈壁荒漠植被也因水分条件的恶化而逐渐衰退。
植被退化主要出现在下游半荒漠的自然绿洲区，沿河地带和湖盆洼地内的部分胡杨、红柳和梭梭等植物已经枯萎或死亡。根据1944年和1978年两次调查结果的对比，额济纳天然乔灌林地由22.5×104 hm2减少至11.6×104 hm2。
植被的衰退过程在时间上是逐渐进行的，但是反映最明显的时期发生在20世纪60年代之后。根据额济纳旗有关记载，1944年额济纳旗东、西河林区有胡杨林5×104 hm2，红柳林45×104 hm2，古日乃一带梭梭林2.5×104 hm2，湖区尚有一定面积的胡杨和红柳。内蒙古森林调查大队调查统计结果，1960年天然林面积为11.5×104 hm2，1975年沿河胡杨2.2×104 hm2，红柳6.9×104 hm2，梭梭25.2×104 hm2。1978年草原普查时统计，红柳、胡杨天然林面积为9.1×104 hm2。1978年较1944年减少了10.9×104 hm2，较1960年减少了2.5×104 hm2，可见植物衰退的严重程度。
据1987～1988年的调查，结合1981年出版的1∶50000地形图统计（表3-5），植被分布面积与1975、1978年相比较，除红柳面积增大外，胡杨、梭梭等均有明显的减少，且生长状况由生长良好型变为生长衰退型（死亡型）。
表3-5 1987年黑河流域额济纳盆地植被分布面积及生长状况（104 hm2）
三、地质环境演变
（一）含水层系统形成
地下水的演化主要是气候变化和构造运动的结果。黑河流域的构造运动自中生代以来进入一个统一的、以强烈差异性断块运动为主的发展时期，其造成的地形差异影响着自然和水文地质环境的变化，在地下水演化中起着重要的作用，奠定了现代地下水系统的基本格局。第四纪以来，经历了末次冰期气候的巨变期和青藏高原加速隆升和海岸带的变迁，以及水系的发育和串通，地质环境发生了巨大的变化，地下水作为古地质环境的有机组成部分，其形成演化受上述各种因素的综合影响，古气候条件和地质环境的变化决定了地下水的形成、演化与更新特征。垂直升降运动使山区强烈上升，水文网密集而深切，在各盆地的山前地带形成巨厚、粗粒疏松的堆积物。
第四纪以来，由于祁连山处于上升之中，前第四纪地层遭受强烈的风化剥蚀，大量沉积物被搬运到山麓、山前及山区内部的低洼地区，形成卵砾、砂砾层和砂层。下更新统胶结程度较高，中更新统含泥质较多，较密实，胶结程度较低，晚更新世以来的堆积物呈松散状态。北部金塔-额济纳盆地在更新世早期和中期基本上是湖盆，沉积物以河湖相、湖相为主，岩性为亚砂土、亚粘土和砂砾石与砂互层。晚更新世湖面缩小，部分干涸，沉积了冲洪积相的砂砾石。全新世时，由风力搬运作用形成了大片沙漠和砂丘，洪积物以砂碎石为主，在河流两侧形成宽度不等、由亚砂土和砂组成的冲积平原。在现代湖盆区堆积有湖相亚砂土、粉细砂等。中上更新统构成山前或山间盆地，地表多为上更新统。全新统主要构成平原区的河谷冲积平原及现代湖积平原。
（二）地下水循环系统形成
中生代以来由于山区强烈的上升，不但使水文网密集深切，而且在南部盆地的山前地带形成巨厚、疏松的山麓相、河湖相堆积，成为地下水汇集的良好场所。山区降水量大，分布着冰雪堆积，是黑河流域地表水和地下水的源区和径流形成区。山区的降水、冰雪融水和基岩裂隙水在河流出山前大部分排入河水中，河水出山后又在山前巨厚的冲洪积扇群带进入含水层。在南部盆地中部和北部的细土平原地带，由于地下水水位高于河水位，致使地下水沿冲洪积扇前缘以泉的形式溢出，沿沟谷排向河流。由于北山的阻隔，南部盆地的地下水只有很少一部分通过河床或古河道冲积层以地下径流的方式直接进入北部盆地，绝大部分则以泉水溢出转化为河水或蒸发消耗，进入北部盆地的河水补给地下水，从而形成每个盆地具有完整的地下水补给、径流和排泄过程，构成相对独立的水文地质单元。由于地下水与河流的相互作用，使南、北部盆地联结成一个水循环系统。
在末次冰期盛冰期向全新世过渡时期，气候波动频繁，河流发育，现在的承压含水层为潜水或浅层承压水，有利于降水和河流入渗，与大气降水和地表水联系密切，形成水交替积极的水循环系统。由于构造运动，地下水的排泄基准面较低，地下水动力场发生变化，冰川退缩过程中的融水通过山前入渗带进入含水层。
随着全新世大暖期的到来，降水量增加，湖泊发育，地下水排泄基准面抬升，深层地下水流动减缓，更新速度减缓，导致年龄较老的地下水得以滞留在承压含水层中。晚全新世以来，气候明显干旱，湖泊收缩和消失，地下水系统的补给主要是河流的渗漏，以现代补给为主要特征。
D. 举例说明气候在地理环境形成和演变中的作用
比如在不同气候控制下我国的地理环境不断演变,形成了现在不同地理环境景观：海南岛的热带景观地理环境,塔里木盆地的荒漠景观地理环境等.
E. 地球环境的演化
地球形成约有46亿年。在地球的内部能量和太阳辐射能的作用下，经过漫长岁月的演化，游离氧的出现，使地球环境出现了重大变化，促进了生命的进化。随着大气中氧浓度的增加，大气层中逐渐出现了臭氧层，它吸收了太阳辐射的紫外线，使生物由水下（5 m以下）开始发展到水体表面，再由水体表面发展到陆地，使生物开始直接参与地质大循环。生物（主要是植物）与岩石作用产生了土壤，从而保证了生物圈的发展与繁荣。造山运动和大陆漂移，使地球环境又一次发生了重大改变。在中生代晚期，全球气候大都类似于现在的热带、亚热带气候，季节性不明显。现在全球环境结构的形成大约是新生代开始的，随着现代山系的形成，产生了全球气候的分带特征，季节性、气候分带性明显，逐渐产生现代的全球生态分布系统。各种草、木本植物，哺乳类、鸟类以及多种昆虫在第三纪形成，经过第四纪的演化发展形成了现代的生态繁荣景象。
从地球环境系统的演化史，可以看出生命的发展对地球环境的进化有着重大作用，生命与环境共同发展和进化，互为发展创造良好环境。随着科学技术的进步，人类对自然环境的影响越来越大，在地球环境中形成了一个新的智能圈或技术圈。我们今天赖以生存的环境，既不是单纯自然因素构成的，也不是单纯由社会因素构成的。现今的环境是在自然背景的基础上，经过人工改造加工形成的，体现着人类利用和改造自然的性质和水平，它正在影响着人类的生存和发展。
在原始社会，人类利用简单的生产工具，以采集和狩猎为生。人类主要是利用环境，很少改造环境。水灾、旱灾、地震、火山等等，时刻威胁人类生存。随着火的利用，工具的发明，标志着人类对自然改造的开始。自然对人类的报复，也随着人类开始改造自然而开始。恩格斯在《自然辩证法》中告知人们“不要过分陶醉于我们对自然界的胜利”。
F. 气候主要通过什么对自然地理系统的形成和演化起作用
气候主要通过什么对自然地理系统的行程氧化起作用，那么关键是自然环境自然环境他可能影响气候的变化。
G. 读南美洲南部地理环境形成和演变过程示意图，完成下列问题．（1）图中山脉西部海域位于______板块．根据
（1）根据板块分布，南美安第斯山脉西部海域位于南极洲板块，该山脉位于美洲板块与南极洲板块的交界处，山脉可能增高．
（2）受地形影响，山脉（安第斯山）的隆起阻挡西风进入，为背风坡，降水少，山脉东侧形成荒漠景观，属于非地带性分异，引起地理环境发生变化的根本原因是地壳运动导致地形抬升，体现了地理环境的整体性（“牵一发而动全身”）．
（3）若此山脉变为平地，南美洲自然环境会产生一定的变化，热带雨林气候、热带草原气候、热带沙漠气候可能会横贯大陆东西；东南沿海地区的温带大陆性气候可能会消失；亚马孙河可能向西流，注入太平洋．
（4）D处的植被为热带雨林，对全球环境的影响为促进全球水循环、调节全球水平衡；影响地球上大气中的碳氧平衡；调节全球气候，维护全球生态平衡．
（5）结合亚马孙流域森林被砍伐引起涵养水源的功能下降，降水以地面径流的形式汇入河流；水土流失加剧，河床淤积，水位抬高，泄洪能力下降进行分析．
故答案为：
（1）南极洲；该山脉可能升高；原因：该山脉位于美洲板块与南极洲板块的挤压碰撞处．
（2）非地带性；山脉（安第斯山）的隆起阻挡西风进入，为背风坡，降水少；地壳运动（或地形抬升）；整体性．
（3）热带雨林气候、热带草原气候、热带沙漠气候可能会横贯大陆东西；东南沿海地区的温带大陆性气候可能会消失；亚马孙河可能向西流，注入太平洋．
（4）促进全球水循环、调节全球水平衡；影响地球上大气中的碳氧平衡；调节全球气候，维护全球生态平衡．
（5）森林被砍伐，其涵养水源的功能下降，降水以地面径流的形式汇入河流；水土流失加剧，河床淤积，水位抬高，泄洪能力下降．
H. 中国历史时期气候变迁对历史产生了怎么样的影响
中国历史上气候的变迁,不仅具有明显的时间差异性和空间差异性,同时由于两种差异性的交互运行,对中国社会历史的发展产生了多方面的深刻影响.温度变迁,有过多次反复,由寒转暖,又由暖转寒；湿润状况的变迁,由湿润而逐渐干燥,旱情增加.
从第四纪更新世晚期,距今约1.1万年前后开始,地球从第四纪冰期中的最近一次亚冰期,进入到现代的亚间冰期,人们也称之为冰后期.这一段时间大体上相当于人类进入到有文字记载的历史时代.关于这时期的气候,挪威的冰川学家曾做出近10000年来的雪线升降图,说明雪线升降幅度并不小,表明冰后期以来,气候有明显的变化.我国有悠久的历史记载,竺可桢将这些记载加以整理分析,发现我国5000多年来的气候有4次温暖期和4次寒冷期交替出现.
在公元前3000年-公元前1000年左右,即从仰韶文化时代到安阳殷墟时代,是第一个温暖期,这个时期大部分时间的年平均温度比现在高2℃左右,最冷月温度约比现在高3℃-5℃.
从公元前1000年左右到公元前850年（周代初期）,有一个短暂的寒冷期,年平均气温在0℃以下.
从公元前770年到公元初年,即秦汉时代,又进入到一个新的温暖时期.
从公元初年到公元600年,即东汉、三国到六朝时代,进入第二个寒冷时期.
从公元600年到1000年,即隋唐时代,是第三个温暖期.
从公元1000到1200年,即南宋时代是第三个寒冷期,温度比现代要低l℃左右.
从公元1200到1300年,即宋末元初,是第四个温暖期,但是这次不如隋唐时那样温暖,表现在大象生存的北限,逐渐由淮河流域移到长江流域以南,如浙江、广东、云南等地.
在公元1300年以后,即明、清时代以来,是第四个寒冷期,温度比现代要低1-2℃.
近5000年来,虽然是寒冷期与温暖期交替出现,但是总的趋势是由温暖向寒冷变化,寒冷期一次比一次长,一次比一次冷.在第二次寒期,只有淮河在公元225年有封冻.而在第四个寒冷期的1670年,长江几乎都封冻了.
有趣的事情是：挪威冰川学家用雪线高度表示气温升降,竺可帧用的是历史文献记载资料,结果却十分一致,说明冰后期以来的气候变化具有全球的普遍性,绝对不是一种巧合.
1973 年,竺可桢提出了中国历史时期气候周期性波动变化的基本状况.他认为近2000a 中,汉代是温暖时期,三国开始后不久,气候变冷,并一直推迟到唐代开始.唐末以后,气候再次变冷,至15世纪渐入小冰期,呈两峰三谷结构,直至20 世纪初气候回暖,小冰期结束.汉代、唐代是年均温高于现代约2℃左右的温暖时期.该研究成果已为气候学界和历史地理学界广泛采用.但近些年来,由于新资料的发现和研究方法的改进,许多学者对竺可桢的工作作了补充.其中朱士光等认为2000～ 3000年以来,中国历史时期气候变化经历了以下几个阶段： ①西周冷干气候(公元前11 世纪至公元前8 世纪中期) ; ②春秋至西汉前期暖湿气候(公元前8 世纪中期至公元前1 世纪) ; ③西汉后期至北朝凉干气候(公元前1 世纪中期至6 世纪) ; ④隋和唐前、中期暖湿气候(7～ 8 世纪) ; ⑤唐后期至北宋时期凉干气候(9～ 11 世纪) ; ⑥金前期湿干气候(12 世纪) ;⑦金后期和元代凉干气候(13 和14 世纪前半叶) ; ⑧明清时期冷干气候(14 世纪后半叶至20 世纪初).后来许多地理学家对我国的气候变化作了进一步修改,但总得趋势大致如此.
历史时期的气候不仅在气温上有周期性波动,引起冷暖的变化,而且在湿度方面也存在一定的变化.总得说来,暖期与湿期、冷期与干期是相互对应的,但每个冷暖期内部又有干湿波动,不可一概而论.朱士光等研究认为,气温的变化要快于降水量的变化,而降水量的变化幅度又大于气温变化的幅度.在历史时期,气候冷暖波动与干湿波动有明显的相关性,但不完全同步.
人类影响气候,气候也影响人类.短时间的气候变化,特别是极端的异常气候现象,如干旱、洪涝、冻害、冰雹、沙暴等等,往往会造成严重的自然灾害,足以给人类社会带来毁灭性的打击.比如,1943-1954年孟加拉地区的暴雨灾害,引起了20世纪最大的饥荒,饿死人口达300-400万；1968年-1973年非洲干旱是非洲人民的一次大灾难,使得乍得、尼日尔、埃塞俄比亚的牲口损失70-90%,仅在埃塞俄比亚的沃洛省就饿死20万人.当然,这种打击往往是短暂的、局部的,虽然不至于影响生态系统,但是对人类造成的灾害却十分大.
长期的气候变化,即使变化比较缓慢,也会使生态系统发生本质性的改变,使生产布局和生产方式完全改观,从而影响人类社会的经济生活.
例如,在公元前3000-1000年的温暖时期,竹类在黄河流域直到东部沿海都有广泛分布；安阳殷墟发现有水牛和野猪等热带亚热带动物；甲骨文记载打猎时获得一象,表明殷墟的化石象是土产的,河南原称豫州就是一个人牵着大象的标志.商、周时代,梅子是北方人民重要的日常食品.《诗经》说：“若作和羹,尔唯盐梅”,可见当时梅子是和盐一样重要的食品,是做菜不可缺少的佐料.《诗经》说：“终南何月,有条有梅”.终南山在西安之南,宋代以来就无梅了.陕西、山西等地入民只好用醋代替梅.
秦汉时期气候也比较温暖,《史记》记载当时经济作物的地理分布是“桔之在江陵,桑之在齐鲁,竹之在渭川,漆之在陈夏”.可知当时亚热带植物的地界比现在更加偏北.
由于气候变化直接影响农作物的地理分布,必然会影响以农产品为原料的工业布局.例如,在先秦到西汉以前,我国丝织业布局是北丝南麻,丝织业绝大部分在黄河中、下游和冀中平原,当时最大的丝纺业中心在河北定县,其他较小的中心也都在河北,河南和山东一带,长江流域及南方各地则主要生产麻织物；西汉时期,蜀中仅以产麻布著名.虽然在东汉到魏晋以后,中原地区战乱频繁,经济下降剧烈,南方各地社会生活则相对安定,丝织业有所发展,可是北丝南麻的布局一直维持到隋唐时代.从气候变迁情况看,至隋唐时代,虽然气候也有变化,但是平均气温仍暖于现代,可见丝绸之路出现在北方是有原因的.
北丝南麻布局的改变发生在宋代.由于气候变冷,气温已低于现代,北方不利于桑蚕生产生殖,再加上唐末五代时北方战乱,南方经济上升,丝织业规模逐渐超过北方.北宋时镇江、三台已形成为全国丝织业中心.南宋时,南京、常州、镇江、苏州都拥有巨大的丝织业生产能力.丝织业重心南移,正好相当于我国气候由温暖到寒冷的时期,这个历史经验是值得我们研究的.
气候变迁对农业耕作也有影响,孟子（公元前372-前289年）和荀子（公元前313-前238年）都说,他们那个时候,齐、鲁（河北、山东一带）农业种植可以一年两熟.在这些地方直到解放初期,还只习惯于两年三熟.唐朝的生长季也比现在长,《蛮书》（约成书于862年）说,曲靖以南,滇池以西,一年收获两季作物,9月收稻,4月小麦或大麦.而现代由于生长季缩短,不得不种豌豆和蚕豆,以代替小麦和大麦.这种历史经验仍有现实意义.例如,如果气候变暖,就可以考虑双季稻向高纬度、向高海拔扩展；若气候变冷,就得采取措施,缩短水稻的生长时间.
一、时间差异性
气候包括气温和干湿状况两大基本要素,研究历史气候也必须从这两方面着手.著名科学家竺可桢先生的《中国五千年来气候变迁的初步研究》论文,〔①〕系统地总结了中国气候变迁的基本规律,表现在五千年来温度变化上,可以明显地总结出四个温暖期和四个寒冷期.
1．第一个温暖期从公元前3000年到公元前1100年,即仰韶文化时期到殷商时代.甲骨文记载当时安阳人种水稻是阴历二月下种,比现在早一个多月.北京附近的泥炭层分析表明,五千年前那里生长着大量的阔叶林,代表着相当温和的气候.
2．第一个寒冷期从公元前1000年到公元前850年,即西周寒冷期.《竹书纪年》记载周孝王时长江、汉水冻结的情况,说明当时的气候比现在寒冷.
3．第二个温暖期从公元前770年到公元初年,即东周到秦汉温暖期.《春秋》中有鲁国“春正月无冰”、“春二月无冰”、“春无冰”等多次记载.《荀子·富国篇》和《孟子·告子上》载齐鲁地区农业种植一年两熟.
4．第二个寒冷期从公元一世纪到公元600年,即东汉南北朝寒冷期,这个寒冷期以公元4世纪前半期达到顶点.《资治通鉴》载晋成帝初年,渤海湾从昌黎到营口连续三年全部结冰,冰上可往来车马及几千人的大部队,年平均气温比现在低2—4℃.
5．第三个温暖期从公元600年到公元1000年,即隋唐时期,其间公元650、689、678年冬季,长安无雪无冰,当时气候温暖可见.
6．第三个寒冷期从公元1000年到1200年,即两宋时期,此间公元1111年太湖全部结冰,冰上可以通车,1110年、1178年福州荔枝两度全部冻死.
7．第四个温暖期从公元1200年到1300年,即宋末元代温暖期.1225年,道士丘处机在北京长春宫作《春游》诗云：“清明时节杏花开,万户千门日往来.”说明当时北京气候比现在温暖.
8．第四个寒冷期从公元1300年到1900年,即明清严寒期.此间,1329年太湖结冰厚达数尺,橘尽冻死.1493年,淮河流域降大雪,从当年九月降至次年二月方止.洞庭湖变成“冰陆”,车马通行.
五千年来,我国气候四个温暖期与四个寒冷期交替变迁,其时间上的差异性是非常明显的.
二、空间差异性
影响历史时期气候变迁的是太阳辐射、下垫面、大气环流及人类活动影响四大因子,这几个因子相互作用决定着气候的变迁,加上我国所处的纬度位置、海陆位置、广阔面积、复杂地形及支配气候的环流因素,决定了我国气候变迁的又一个特性——空间差异性的产生.
地球上气候波动首先和太阳辐射的强弱有关,春、夏、秋、冬四季的轮回,寒、温、热三带的分别,都是因为太阳辐射强弱不同的缘故.我国领土北起黑龙江江心,南至曾母暗沙,南北跨49个纬度.从南到北,包括赤道带、热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带等六个热量带,其中又以温带、暖温带、亚热带面积最广,这是决定我们气候类型多样性和气候变迁的空间差异性的基本因素.
从海陆位置看,我国位于世界上最大的大陆——亚欧大陆和最大的大洋——太平洋之间,由于地表热量状况不同形成了不同的温压场,从而产生明显的季风环流,对我国的气候产生了深刻的影响,与世界同纬度相比,我国黄河流域相当于地中海一带,长江以南的纬度相当于北非撒哈拉沙漠地区.若按行星风系规律,我国江南则属于一片沙漠,但因亚热带季风气候作用,却使我国东部和南部成为温度高、降水量多的世界上独一无二的亚热带自然资源最丰富的地区.
从我国呈东西走向的三列山系来看,它们作为南北冷暖气流的屏障,又构成了重要的气候分界线.其中海拔1500—2500米的秦岭山脉作用最明显.秦岭以北为暖温带,以南为亚热带,所谓“十月先开岭山梅,南枝向暖北向寒”的诗句,正说明秦岭是我国南北气候的分界线.海拔5000米以上的西藏高原,既得不到太平洋的湿润气候,又被喜马拉雅山切断了来自印度洋的水汽通路,使我国西北内陆变成为沙漠性的干燥气候.加上西伯利亚冷气流由蒙古高原爆发性地南侵,形成强大的寒潮影响了冬半年北部大半个中国,又加大了西、北、东、南气候变化的空间差异性.
在中国,气候由南向北,由东向西依次渐冷,森林、草原、荒沙、沙漠也依次出现,从而形成了东、西、南、北气候的迥然不同,最大的特点是形成了东南中国与西北中国气候的自然分异.这种气候变迁的空间差性与时间差异性交错运行,对每一个时期中国历史发展都产生了极大的影响.
三、时、空差异的影响
首先是政治上的影响.
气候的时空差异性所造成的东南与西北中国的分野,对中国社会发展的影响极为深刻.现代地理学家以黑龙江的黑河到云南的腾冲为两端,在中国地图上划一斜线,斜线以西以北为西北中国,拥有占中国领土面积57．1％的土地和占总人数5．6％的人口,大体上是历史上游牧民族或少数民族的主要活动区；斜线以东以南为东南中国,拥有占领土面积42％的土地和占总人口数94％的人口,基本上是历史上农业民族（汉族）的主要活动区.〔②〕其中,随气候的变迁,东南部经济文化日渐超过北部,人口密度也越来越大.
在西北中国与东南中国之间,古长城沿线大体上与农、牧区自然分界线相吻合.早在1121年,道士丘处机北过张家口第一隘口野狐岭时吟诗曰：“登高南望,俯视太行诸山,晴岚可爱.北顾但寒沙衰草,中原之风自此隔绝矣.”《辽史·营卫志》亦云：“长城以南多雨多暑,其人耕稼以食,桑麻以衣,宫室以居,城廓以治；大漠之间,多寒多风,畜牧畋鱼以食,皮毛以衣,转徒随时,车马为家.此天时地利所以限南北也.”这种地理环境决定了中国历史上农、牧分区和农业民族与游牧民族的对峙,两种经济、两个民族既相互和平交往又相互兵戈以待.每当寒冷期代替温暖期之时,总有大规模的游牧民族向南方温润的地区迁徒,中原地区的农业王朝便面临着来自北方游牧民族的挑战.其中公元400年左右的“五胡乱华”,公元1200年左右,契丹、女真和蒙古族的接踵南下,以及公元1700年左右满族入关,是农牧民族军事冲突的最典型事例.中原王朝与北方少数民族政权之间的战和关系始终是影响和制约中国社会历史发展的一个关键因素.
农牧民族的对峙,最直接的影响是在政治方面.随着几次最大的军事冲突,出现了几个典型的南北朝对峙的政治局面.与“五胡乱华”相伴随的是第一个南北朝时期——北方的十六国及北魏、北齐、北周与南方的东晋及宋、齐、梁、陈对峙；与契丹、女真和蒙古南下相伴随的是第二个南北朝时期——辽、金与两宋政权的对峙；到了明代,先是明初明政权与北元蒙古的政权对峙；继而是明末南明政权与清政权对峙.由于长期的南北对峙,农业民族要抵抗强大的游牧民族的南下,不得不凭藉专制集权的中央政府,以组织分散的农民去修筑万里长城,保卫自己的安居乐业,这就是中国专制集权体制长期存在的重要原因之一.
其次是经济上的影响.
五六千年前,与温暖期同时,是一相当湿润的气候.当时的黑龙江流域,为几千年来最湿润的时期,北京平原为河流纵横、池沼广布之乡.距今2500年左右,气候转向干燥.在北京考古发掘中发现代表湿润气候的混炭沼逐渐消失.距今约1000年左右,气候再次变干.根据大量的地方志中的旱涝记载,我国东南地区自公元初以来,水灾相对减少,旱灾相对增加,以公元1000年为界线,此前1000年的旱期持续时间短,湿润时期持续时间长；此后的湿润时期短,干旱时期长.最近500年来旱涝材料排成年表显示,旱灾明显地多于水灾.
气候的干湿变化对农业生产的影响极大,干冷地带农业生产受到严重限制自不必说,在其它地区,也因气候冷暖干湿的变化而左右着农业生产的发展.一般说来,气温每降低1℃,亚热带北界位置也随着向南推移一个纬度左右,适宜于农作物生长的北界位置也随着南移.五千年来中国气候波动的总趋势是：温暖期一个比一个短,温暖度一个比一个低,这就从整体上决定了农业经济为基础的经济重心向南迁移的大趋势.中国历史上经济重心南移主要表现在三个时期：魏晋南北朝时期,黄河流域经济停滞和衰退,长江流域大规模开发与南方经济上升；五代两宋时期,南方经济上升并超过北方,形成了新的经济重心,经济上“南盛北衰”的局面继续发展；明清以来,经济重心进一步南移,东南沿海地区经济畸形发展,东西差距及南北差距进一步扩大.纵观这三次大规模的经济重心南移,正好与历史上第二、第三、第四个寒冷期的到来相始终,从中不难窥见地理环境与经济发展的关系.
再次是文化上的影响.
经济是基础,它的变化决定着上层建筑的变化.随着经济重心的南移,必然引起上层建筑中的文化发生巨大变化,最明显的表现是：隋唐以前,中国的经济重心在北方,文化中心也在北方隋唐以后,经济重心南移,文化中心也相应地移到了南方.
秦汉时期定都关中,经济文化重心在黄河流域,有所谓“山东出相,山西出将”和“关西出将,关东出相”的说法.到了隋唐以后,粮食供给开始依靠南方,文化重心也开始向南迁移.到宋代,有了“苏常熟,天下足”和“江浙熟,天下足”的说法.到明清时期,又有“湖广熟,天下足”的说法,此时中国文化以最富裕的长江流域为根据地,形成了“东南财富地,江浙人文薮”的局面.至近现代,随着沿海经济的发展,广东、福建在经济上渐渐占据重要位置,中国的文化又有了进一步南移的倾向.
关于中国文化重心的南移,前人多从“中国历代人物之地理的分布”方面去研究,这里介绍两家,借以说明文化与地理环境之间的关系.丁文江在《历史人物与地理的关系》〔③〕一文中根据二十四史中汉、唐、宋、明各代人物,分省列表为：
时代 前汉 后汉 唐 北宋 南宋 明
人物最多的省 山东 河南 陕西 河南 浙江 浙江
河南 陕西 河北 河北 福建 江苏
日本桑原骘藏在《由历史上观察的中国南北文化》〔④〕一文中,以科举为例,交明清两代登科第者列表统计,明代从洪武四年起至万历四十四年止,每科状元、榜眼、探花和会元总共244人,其中南方215人,占88％,北方29人,占12％.清康熙十八年开制科,共录取50人,其中南方占42人.乾隆元年制科,共取15人,南方占14人.明清两代共出状元203人,南方有188人.
四、有关问题的讨论
1、通过上述中国气候变迁的特点及影响的讨论,进一步认识地理环境对历史发展的作用问题.怎样看待地理环境与历史发展的关系,这是一古老而又常新的课题,过去由于片面地批判“地理环境决定论”,因而很少具体地研讨地理环境对历史发展的作用.近年来,通过各方面的研究和讨论,认识到地理环境本身是人类社会及其历史发展的一部分,在人类改造自然环境时,不能违背自然规律的约束,否则,将受到自然规律的惩罚.但是,地理环境与人类社会发展的关系究竟怎样?地理环境对社会历史的发展究竟有什么样的影响?影响的程度到底有多大?对这些问题的认识还是众说纷纭.通过本文分析,我们首先可以肯定,地理环境对社会历史的影响是一个历史的范畴,随着时代的演进,它的作用方式、作用程度在发生着不断地变化,因此,我们要重视历史地理学这个学科的学习和研究.在中国历史的研究中,中国封建社会何以特别漫长?资本主义萌芽为什么发展极其缓慢?不少同志认为地理条件是最根本的因素.具体地说,中国内外部地理环境及其相应的社会生产方式的特点,既产生了对专制政体的要求,又维护了封建小农业的强盛,使中国难以具备向资本主义过渡的客观条件,从而导致了中国封建社会的长期延续.这些观点正确与否?还需要对中国历史地理作深入细致地研究后才能得出结论.
其次,通过上述分析,我们还认识到,人类历史与地理环境是一个统一体,两者之间相互制约、互相作用,这种相互间的制约和作用在不同的时间和不同的地区表现出不同的形式.大致说来,生产力水平越低,人类受地理环境的制约作用越大；社会发展阶段越古老,人类对地理环境的依赖性越大.在中国古代,因气候迹迁的时空差异性而影响着政治、经济和文化的发展方向,表明地理环境对中国历史的确起到了促进或延缓的作用.特别是中国历史上几次少数民族政权与汉政权的对立（秦汉与匈奴,东晋南朝与“五胡”,宋与辽、金,明与蒙古、满族等）,无不起因于气候时空差异所造成的农、牧区对立的环境因素.随着社会生产力的发展,特别是科学技术的进步,人类社会对地理环境制约作用越来越大,地理环境可以为人类提供更多的物质财富.但是,这并不等于说地理环境的作用就减少了.由于人类对地理环境的作用,导致了地理环境的变化,形成了新的地理环境系统,在原来的自然环境之外,又增加经济环境和人文环境系统,从而对人类社会产生新的影响.在近现代的中国气候变迁中,我们就不得不探讨人们对环境污染所造成气候环境的新变化和新影响,这就决定了研究历史地理对现实和实践的指导意义.
2．通过对中国历史上气候变化特性的讨论,进一步认识历史地理学的学科性质.历史地理学是一门既古老又年轻的学科,关于它的学科性质,在学术界有各种不同的看法.目前国内各高校历史系和部分地理系都开设了《中国历史地理》课,但由于对它的学科属性看法不同,讲授的内容、学习的重点和研究的方向都很不一致.有人把它当作历史学的分支学科,偏重于沿革地理的研究；有人把它当作地理学的分支学科,偏重于对历史时期自然现象及其规律的探讨；有人把它当作历史学与地理学边缘学科,侧重于跨学科的研究.
我们认为历史地理学既是历史学与地理学交叉的边缘学科,也是自然科学与社会科学中多门学科边缘地位上相互交叉和相互联系的一门综合性学科.历史地理学不仅研究自然环境变化的自然过程,而且也研究改造自然环境变化的人为过程,更重要的是,它重点探讨的是历史时期人地关系的变化规律.由此可见,它不能简单地归结为历史学或地理学的分支学科,而是多学科相互联系的一个新的学科体系.正如前苏联历史地理学家热库林所说的那样,它不仅是在地理学和历史学的衔接处形成的边缘学科,而且在自身的发展过程中,又“曾与民族志学、地名学、农业史及一系列其它科学门类紧相关联.”因而准确地说,它是“处于自然科学和社会科学边缘地位上的一门综合性学科,它的主要任务是研究社会和自然相互作用的规律性.”〔⑤〕基于这样的认识,我们对历史地理学研究的视野才会得以逐步地开阔.
学科性质决定了学科的研究途径.世界是一个整体,自然界和人类社会是不可分割的统一体,现代科技已走到学科间相互渗透相互融合的发展阶段,历史地理学正是适应这样的时代要求而产生的.因此,它必然要求我们掌握不同学科的知识,在对社会科学和自然科学进行跨学科研究的基础上,开展创造性的研究工作.本文分析如能在这方面起到抛砖引玉的作用,目的也就达到了.
I. 中国第四纪生物地理与生态环境演化
第四纪是地球历史上地形最复杂，气候波动最频繁，陆地最为分散的时期，因此这个时期的生物分布在区域上的分异也是最大的时期。这种分异在第四纪并不是一成不变的，而是随着气候、地形等环境因子的变化而不断地发生着演变，并逐渐演化到现今的状态。
1. 早更新世
在上新世，我国的地形比较平坦，青藏高原也只有 1000m 左右，东部的华夏山脉已被夷平，大小湖泊广泛发育，全区基本上受热带和亚热带气候控制，因此该时期南、北红土都很发育。当时广布境内的三趾马动物群遍及我国各地。这时中国东部和西南地区气候炎热而湿润，为常绿落叶阔叶林-草原景观，而西北地区尽管气候炎热，但比较干旱，以稀树草原为主。
到了第四纪的早期，由于气候变冷，青藏高原的隆起，冬季风加强，我国生物分布状况也发生了改变。曹伯勋(1989)曾将我国第四纪生物地理分为北方生物区和南方生物区，并进一步划分出 8 个省(北方生物区 5 个，南方生物区 3 个)。这种划分更符合现今的状态，但与早更新世的生物地理还是存在差别。就北方地区而言，这时的太行山还比较低矮，秦岭也不高，华北、东北和黄土高原的环境差别不大，长鼻三趾马-真马(三门马)动物群分布区内，属于北亚热带到温带气候，生长着落叶阔叶林-草原植被。
南方地区气候比北方地区要炎热和湿润，大熊猫-剑齿象的早期类型广泛分布，主要的成员是前东方剑齿象、中国犀、貘、大熊猫、巨猿等，喜暖湿的动物比长鼻三趾马-真马动物群丰富得多，常绿阔叶林广泛发育。尽管这个时期的南、北方动物群存在差异，但它们之间的界线还是比较模糊的，很难用秦岭-大别山来作为它们的分界线，如果存在这样一条界线的话，也比现今的位置偏北。
2. 中更新世
由于在早更新世晚期到中更新世初期的强烈降温，青藏高原快速隆起进入冰冻圈，秦岭-大别山以及太行山的升起，长江和黄河的贯通，我国的生物地理格局发生了明显的变化。青藏高原出现了多年冻土，冻土地貌和冰川地貌发育，气候非常寒冷，植被为高寒的草原-草甸-针叶林，动物群也是适应比较寒冷气候的组合。
华北地区以暖温带气候为主，周口店动物群中绝大多数为古北界的类型，含少量的东洋界分子，这表明当时气候比现今温暖，尤其在中更新世中期，华北地区非常温暖湿润，曾发育红土。植被中有山核桃、山毛榉等，但建群植物是温带的栎、榆、鹅耳枥以及松、桦等，呈现出温带森林草原景观。西北地区进一步干旱，离石黄土的粒度比午城黄土粗，表明冬季风作用增强，使得草原扩展和森林缩小。
秦岭-大别山这条地理界线在这个时期已变得清晰了，南方与北方动物组成的差异也显而易见。秦岭-大别山以南地区气候温暖而湿润，网纹红土发育，东方剑齿象、中国犀、巨貘、大熊猫、竹鼠等在区内广泛分布。长江流域为亚热带常绿落阔叶针叶混交林，向南到南宁—广州一线以北为亚热带常绿落阔叶林，该线以南为热带、亚热带常绿阔叶林，海南岛和南海诸岛为热带雨林。
3. 晚更新世
在晚更新世早期(末次间冰期)气候温暖，但在晚期(末次冰期)气候急剧变冷，我国的环境发生重大变化。在青藏高原，出现大面积的多年冻土，冻土地貌非常发育，东北地区也出现了苔原环境，甚至在华北地区出现了冰缘环境。猛犸象-披毛犀动物群广布东北地区的多年冻土带，向南扩展到华北地区。暗针叶林从高山下移到华北平原，在北京到山东的平原区出现了暗针叶林。海平面大幅度地下降，渤海、黄海、东海露出海面而成为陆地，华北地区的动物群曾游移到澎湖列岛。
秦岭-大别山以南地区也受降温的影响，大熊猫-剑齿象动物群向南收缩，一些成员个体增大以适应变冷的气候，云贵、华中和华南山地植被带中的北温带针叶林树种比例有所增加，甚至在云贵高原的一些河谷盆地中出现了纯针叶林(冷杉、云杉林)。
4. 全新世
这个时期的环境特征和生物地理区系与现今差不多。华北平原地区为落叶阔叶林，山地为落阔叶针叶混交林。西北地区为干旱的荒漠草原、稀树草原，在山地有少量的针叶林。青藏高原为高寒的荒漠草原、草甸植被。我国南方地区则是亚热带、热带常绿阔叶林，以及热带雨林，在高山上(2600 ～2900m)为阔叶针叶混交林，在 4000m 以上的山地为灌丛和草甸植被。
但在全新世中期的大暖期，南方动物群的一些分子可达华北的南部，在殷墟遗址中发现了象、貘、水牛、竹鼠等东洋界的成员，不过大暖期过后，象已退到云南的南部，貘则迁出中国境内。
思考题
1)利用孢粉恢复第四纪植物群应注意哪些问题?
2)第四纪哺乳动物群划分的主要依据有哪些，其在第四纪地层和古环境研究中的作用是什么?
3)影响人类进化的主要因素有哪些?
4)石器的出现对人类进化的意义是什么?
5)青藏高原隆起过程对中国第四纪生物演化有哪些影响?
6)“北京人” 用火的意义何在?
7)中国南方和北方哺乳动物群的差异和交流说明了哪些问题?
J. 古生代的气候变迁及证据，急需
地球自形成起，其间的气候演变
大约在66亿年前，银河系内发生过一次大爆炸，其碎片和散漫物质经过长时间的凝集，大约在46亿年前形成了太阳系。作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。接着，冰冷的星云物质释放出大量的引力势能，再转化为动能、热能，致使温度升高，加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用，故初期的地球呈熔融状态。高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异，重的元素下沉到中心凝聚为地核，较轻的物质构成地幔和地壳，逐渐出现了圈层结构。这个过程经过了漫长的时间，大约在38亿年前出现原始地壳，这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致。
生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中，某些生物单分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中，接着在行星表面的一定条件下产生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。至此，生物学的演化开始，直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。
38亿年前，地球上形成了稳定的陆块，各种证据表明液态的水圈是热的，甚至是沸腾的。现生的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。
原始地壳的出现，标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代，具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。但是在很长的时间内尚无较多的生物出现，一直到距今5.4亿年前的寒武纪，带壳的后生动物才大量出现，故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙
太古代[前震旦纪(18亿年前到45亿年前)]和元古代[震旦纪(5亿7千万年前到18亿年前)]
太古宙（Archean）是最古老的地史时期。从生物界看，这是原始生命出现及生物演化的初级阶段，当时只有数量不多的原核生物，他们只留下了极少的化石记录。从非生物界看，太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期；也是一个硅铝质地壳形成并不断增长的时期，又是一个重要的成矿时期。
元古宙（Proterozoic）初期地表已出现了一些范围较广、厚度较大、相对稳定的大陆板块。因此，在岩石圈构造方面元古代比太古代显示了较为稳定的特点。早元古代晚期的大气圈已含有自由氧，而且随着植物的日益繁盛与光合作用的不断加强，大气圈的含氧量继续增加。元古代的中晚期藻类植物已十分繁盛，明显区别于太古代。
震旦纪（Sinian period）是元古代最后期一个独特的地史阶段。从生物的进化看，震旦系因含有无硬壳的后生动物化石，而与不含可靠动物化石的元古界有了重要的区别；但与富含具有壳体的动物化石的寒武纪相比，震旦系所含的化石不仅种类单调、数量很少而且分布十分有限。因此，还不能利用其中的动物化石进行有效的生物地层工作。震旦纪生物界最突出的特征是后期出现了种类较多的无硬壳后生动物，末期又出现少量小型具有壳体的动物。高级藻类进一步繁盛，微体古植物出现了一些新类型，叠层石在震旦纪早期趋于繁盛，后期数量和种类都突然下降。再从岩石圈的构造状况来看，震旦纪时地表上已经出现几个大型的、相对稳定的大陆板块，之上已经是典型的盖层沉积，与古生界相似。因此，震旦纪可以被认为是元古代与古生代之间的一个过渡阶段。
古生代开始
藻类和无脊椎动物时代
寒武纪(5亿7千万年前到5亿1千万年前 三叶虫时代
寒武纪（Cambrian period）是古生代的第一个纪,开始于距今5.4亿年，延续了4000万年。寒武纪是生物界第一次大发展的时期，当时出现了丰富多样且比较高级的海生无脊椎动物，保存了大量的化石，从而有可能研究当时生物界的状况，并能够利用生物地层学方法来划分和对比地层，进而研究有机界和无机界比较完整的发展历史。
比较著名的有早寒武世云南的澄江动物群、加拿大中寒武世的布尔吉斯页岩生物群。寒武纪的生物界以海生无脊椎动物和海生藻类为主。无脊椎动物的许多高级门类如节肢动物、棘皮动物、软体动物、腕足动物、笔石动物等都有了代表。其中以节肢动物门中的三叶虫纲最为重要，其次为腕足动物。此外，古杯类、古介形类、软舌螺类、牙形刺、鹦鹉螺类等也相当重要。抛开牙形石不说，高等的脊索动物还有许多其他代表，如我国云南澄江动物群中的华夏鳗、云南鱼、海口鱼等，加拿大布尔吉斯页岩中的皮开虫，美国上寒武统的鸭鳞鱼。
奥陶纪(5亿1千万年前到4亿3千8百万年前
原始的脊椎动物出现
奥陶纪（Ordovician period）是古生代的第二个纪，开始于距今5亿年，延续了6500万年。奥陶纪是地史上海侵最广泛的时期之一。在板块内部的地台区，海水广布，表现为滨海浅海相碳酸盐岩的普遍发育，在板块边缘的活动地槽区，为较深水环境，形成厚度很大的浅海、深海碎屑沉积和火山喷发沉积。奥陶纪末期曾发生过一次规模较大的冰期，其分布范围包括非洲，特别是北非、南美的阿根廷、玻利维亚以及欧洲的西班牙和法国南部等地。
奥陶纪的生物界较寒武纪更为繁盛，海生无脊椎动物空前发展，其中以笔石、三叶虫、鹦鹉螺类和腕足类最为重要，腔肠动物中的珊瑚、层孔虫，棘皮动物中的海林檎、海百合，节肢动物中的介形虫，苔藓动物等也开始大量出现。
奥陶纪中期，在北美落基山脉地区出现了原始脊椎动物异甲鱼类——星甲鱼和显褶鱼，在南半球的澳大利亚也出现了异甲鱼类。植物仍以海生藻类为主。
裸蕨植物和鱼类时代
志留纪(4.38亿年前到4.1亿年前) 笔石的时代，陆生植物和有颌类出现
志留纪（Silurian period）是早古生代的最后一个纪。本纪始于距今4.35亿年，延续了2500万年。由于志留系在波罗的海哥德兰岛上发育较好，因此曾一度被称为哥德兰系。
志留系三分性质比较显著。一般说来，早志留世到处形成海侵，中志留世海侵达到顶峰，晚志留世各地有不同程度的海退和陆地上升，表现了一个巨大的海侵旋回。志留纪晚期，地壳运动强烈，古大西洋闭合，一些板块间发生碰撞，导致一些地槽褶皱升起，古地理面貌巨变，大陆面积显著扩大，生物界也发生了巨大的演变，这一切都标志着地壳历史发展到了转折时期。
志留纪的生物面貌与奥陶纪相比，有了进一步的发展和变化。海生无脊椎动物在志留纪时仍占重要地位，但各门类的种属更替和内部组分都有所变化。如笔石动物保留了双笔石类，新兴的单笔石类也很繁盛；腕足动物内部的构造变得比较复杂，如五房贝目、石燕贝目、小嘴贝目得到了发展；软体动物中头足纲、鹦鹉螺类显著减少，而双壳纲、腹足纲则逐步发展；三叶虫开始衰退，但蛛形目和介形目大量发展；节肢动物中的板足鲎，也称“海蝎”在晚志留世海洋中广泛分布；珊瑚纲进一步繁盛；棘皮动物中海林檎类大减，海百合类在志留纪大量出现。
脊椎动物中，无颌类进一步发展，有颌的盾皮鱼类和棘鱼类出现，这在脊椎动物的演化上是一重大事件，鱼类开始征服水域，为泥盆纪鱼类大发展创造了条件。
植物方面除了海生藻类仍然繁盛以外，晚志留世末期，陆生植物中的裸蕨植物首次出现，植物终于从水中开始向陆地发展，这是生物演化的又一重大事件。
志留纪：
生命在海洋中生，在海洋中发展壮大。在4亿多年前的志留纪，水域中的生物千姿百态，热闹非凡，植物已发展到大海藻，动物发展到低等的脊椎动物鱼类。而陆地上的生命却十分罕见，几乎到处是童山秃岭，一片荒凉。 末期，由于地壳剧烈运动，地球表面普遍出现了海退现象，不少水域变成了陆地，有的海底崛起了高山。沧海巨变，对水中的生物产生了巨大的影响。
圆口类很象鱼，但缺乏成对的胸、腹鳍、特别是嘴巴上没有上下颌，所以又叫"无颌类"。古代的无颌类，都是些体外披着硬骨片的"甲胄鱼"。古代的无颌类，从奥陶纪出现以后，在志留纪很繁盛。但因为无颌，生活方式落后，仅能以流入中内的水中夹杂的食物为食，所以在生存斗争中，它们敌不过新兴的有颌鱼类而日趋衰落了。
泥盆纪(4.1亿年前到3.6亿年前) 鱼类的时代
泥盆纪（Devonian period）是晚古生代的第一个纪，开始于距今4.1亿年，延续了约5500万年。泥盆纪古地理面貌较早古生代有了巨大的改变。表现为陆地面积的扩大，陆相地层的发育，生物界的面貌也发生了巨大的变革。陆生植物、鱼形动物空前发展，两栖动物开始出现，无脊椎动物的成分也显著改变。
腕足类在泥盆纪发展迅速，志留纪开始出现的石燕贝目成为泥盆纪的重要化石。此外，穿孔贝目、扭月贝目、无洞贝目和小嘴贝目在划分和对比泥盆纪地层中也极为重要。
泡沫型和双带型四射珊瑚相当繁盛。早泥盆世以泡沫型为主，双带型珊瑚开始兴起；中、晚泥盆世以双带型珊瑚占主要地位。
鹦鹉螺类大大减少，菊石中的棱菊石类和海神石类繁盛起来。
正笔石类大部分绝灭，早泥盆世残存少量单笔石科的代表。
竹节石类始于奥陶纪，泥盆纪一度达到最盛，泥盆纪末期绝灭。其中以薄壳型的塔节石类最繁盛，光壳节石类也十分重要。
牙形石演化到泥盆纪又进入一个发展高峰，这个时期以平台型分子大量出现为特征。
昆虫类化石最早也发现于泥盆纪。
泥盆纪是脊椎动物飞越发展的时期，鱼类相当繁盛，各种类别的鱼都有出现，故泥盆纪被称为 “鱼类的时代”。早泥盆世以无颌类为多，中、晚泥盆世盾皮鱼相当繁盛，它们已具有原始的颚，偶鳍发育，成歪形尾。
早泥盆世裸蕨植物较为繁盛，有少量的石松类植物，多为形态简单、个体不大的草本类型；中泥盆世裸蕨植物仍占优势，但原始的石松植物更发达，出现了原始的楔叶植物和最原始的真蕨植物；晚泥盆世到来时，裸蕨植物濒于灭亡，石松类继续繁盛，节蕨类、原始楔叶植物获得发展，新的真蕨类和种子蕨类开始出现。
进入 蕨类植物和两栖动物的时代
石炭纪 两栖动物的时代
石炭纪（Carboniferous period）开始于距今约3.55亿年至2.95亿年，延续了6000万年。石炭纪时陆地面积不断增加，陆生生物空前发展。当时气候温暖、湿润、沼泽遍布，大陆上出现了大规模的森林，给煤的形成创造了有利条件。
石炭纪又是地壳运动非常活跃的时期，因而古地理的面貌有着极大的变化。这个时期气候分异现象又十分明显，北方古大陆为温暖潮湿的聚煤区，冈瓦纳大陆却为寒冷的大陆冰川沉积环境。气候分带导致了动、植物地理分区的形成。
石炭纪的海生无脊椎动物与泥盆纪比较起来，有了显著的变化。浅海底栖动物中仍以珊瑚、腕足类为主。早石炭世晚期的浮游和游泳的动物中，出现了新兴的筳类，菊石类仍然繁盛，三叶虫到石炭纪已经大部分绝灭，只剩下几个属种。
最早发现于泥盆纪的昆虫类，在石炭纪得到进一步的繁盛，已知石炭、二叠纪的昆虫就达1300种以上。陆生脊椎动物进一步繁盛，两栖动物占到了统治地位。早石炭世一开始，两栖动物蓬勃发展，主要出现了坚头类（也称迷齿类），同时繁盛的还有壳椎类。
早石炭世的植物面貌与晚泥盆世相似，古蕨类植物延续生长，但只能适应于滨海低地的环境；晚石炭世植物进一步发展，除了节蕨类和石松类外，真蕨类和种子蕨类也开始迅速发展。裸子植物中的苛达树是一种高大的乔木，成为造煤的重要材料之一。
二叠纪 重要的成煤期
二叠纪（Permian period）是古生代的最后一个纪，也是重要的成煤期。二叠纪开始于距今约2.95亿年，延至2.5亿年，共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃，古板块间的相对运动加剧，世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系，古板块间逐渐拚接形成联合古大陆（泛大陆）。陆地面积的进一步扩大，海洋范围的缩小，自然地理环境的变化，促进了生物界的重要演化，预示着生物发展史上一个新时期的到来。
二叠纪是生物界的重要演化时期。海生无脊椎动物中主要门类仍是筳类、珊瑚、腕足类和菊石，但组成成分发生了重要变化。节肢动物的三叶虫只剩下少数代表，腹足类和双壳类有了新的发展。二叠纪末，四射珊瑚、横板珊瑚、筳类、三叶虫全都绝灭；腕足类大大减少，仅存少数类别。
脊椎动物在二叠纪发展到了一个新阶段。鱼类中的软骨鱼类和硬骨鱼类等有了新发展，软骨鱼类中出现了许多新类型，软骨硬鳞鱼类迅速发展。两栖类进一步繁盛。爬行动物中的杯龙类在二叠纪有了新发展；中龙类游泳于河流或湖泊中，以巴西和南非的中龙为代表；盘龙类见于石炭纪晚期和二叠纪早期；兽孔类则是二叠纪中、晚期和三叠纪的似哺乳爬行动物，世界各地皆有发现。
早二叠世的植物界面貌与晚二叠世相似，仍以节蕨、石松、真蕨、种子蕨类为主。晚二叠世出现了银杏、苏铁、本内苏铁、松柏类等裸子植物，开始呈现中生带的面貌。
古生代到此结束....中生代开始啦!!!
中生代是裸子植物和爬行动物的时代!
三叠纪 爬行动物和裸子植物的崛起
三叠纪(Triassic period)是中生代的第一个纪。始于距今2.5亿年至2.03亿年，延续了约5000万年。海西运动以后，许多地槽转化为山系，陆地面积扩大，地台区产生了一些内陆盆地。这种新的古地理条件导致沉积相及生物界的变化。从三叠纪起，陆相沉积在世界各地，尤其在中国及亚洲其它地区都有大量分布。古气候方面，三叠纪初期继承了二叠纪末期干旱的特点；到中、晚期之后，气候向湿热过渡，由此出现了红色岩层含煤沉积、旱生性植物向湿热性植物发展的现象。植物地理区也同时发生了分异。
生物变革方面，陆生爬行动物比二叠纪有了明显的发展。古老类型的代表（如无孔亚纲和下孔亚纲）基本绝灭，新类型大量出现，并有一部分转移到海中生活。原始哺乳动物在三叠纪末期也出现了。由于陆地面积的扩大，淡水无脊椎动物发展很快，海生无脊椎动物的面貌也为之一新。菊石、双壳类、有孔虫成为划分与对比地层的重要门类，而筳及四射珊瑚则完全绝灭。
爬行动物在三叠纪崛起，主要由槽齿类、恐龙类、似哺乳的爬行类组成。典型的早期槽齿类表现出许多原始的特点，且仅限于三叠纪，其总体结构是后来主要的爬行动物以至于鸟类的祖先模式；恐龙类最早出现于晚三叠世，有两个主要类型：较古老的蜥臀类和较进化的鸟臀类。海生爬行类在三叠纪首次出现，由于适应水中生活，其体形呈流线式，四肢也变成桨形的鳍；似哺乳爬行动物亦称兽孔类，四肢向腹面移动，因此更适于陆地行走。
原始的哺乳动物最早见于晚三叠世，属始兽类，所见到的化石都是牙齿和颌骨的碎片。
三叠纪时，晚二叠世幸存的齿菊石类大量繁盛起来，中、晚三叠世的大部分菊石有发达的纹饰，有许多科是三叠纪所特有的。菊石的迅速演化为划分和对比地层创造了极重要的条件。
双壳类也有明显变化，晚古生代的种类只有很少数继续存在，产生了许多新种类，并且数量相当繁多。尤其在晚三叠世，一些种属的结构类型变得复杂，个体也往往比较大。由于三叠纪的环境与古生代不同，非海相双壳类逐渐繁盛起来。
裸子植物的苏铁、本内苏铁、尼尔桑、银杏及松柏类自三叠纪起迅速发展起来。其中除本内苏铁目始于三叠纪外，其它各类植物均在晚古生代就开始有了发展，但并不占重要地位。二叠纪的干燥性气候延续到了早、中三叠世，到了中三叠世晚期植物才开始逐渐繁盛。晚三叠世时，裸子植物真正成了大陆植物的主要统治者。
朱罗纪 爬行动物和裸子植物的时代
侏罗纪（Jurassic period）是中生代的第二个纪，始于距今2.03亿年，结束于1.35亿年，共经历了6800万年。
生物发展史上出现了一些重要事件，引人注意。如恐龙成为陆地的统治者，翼龙类和鸟类出现，哺乳动物开始发展等等。陆生的裸子植物发展到极盛期。淡水无脊椎动物的双壳类、腹足类、叶肢介、介形虫及昆虫迅速发展。海生的菊石、双壳类、箭石仍为重要成员，六射珊瑚从三叠纪到侏罗纪的变化很小。棘皮动物的海胆自侏罗纪开始占领了重要地位。
侏罗纪时爬行动物迅速发展。槽齿类绝灭，海生的幻龙类也绝灭了。恐龙的进化类型——鸟臀类的四个主要类型中有两个繁盛于侏罗纪，飞行的爬行动物第一次滑翔于天空之中。鸟类首次出现，这是动物生命史上的重要变革之一。恐龙的另一类型——蜥臀类在侏罗纪有两类最为繁盛：一类是食肉的恐龙，另一类是笨重的植食恐龙。海生的爬行类中主要是鱼龙及蛇颈龙，它们成为海洋环境中不可忽视的成员。
三叠纪晚期出现的一部分最原始的哺乳动物在侏罗纪晚期已濒于绝灭。早侏罗世新产生了哺乳动物的另一些早期类型——多瘤齿兽类，它被认为是植食的类型，至新生代早期绝灭。而中侏罗世出现的古兽类一般被认为是有袋类和有胎盘哺乳动物的祖先。
软骨硬鳞鱼类在侏罗纪已开始衰退，被全骨鱼代替。发现于三叠纪的最早的真骨鱼类到了侏罗纪晚期才有了较大发展，数量增多，但种类较少。
侏罗纪的菊石更为进化，主要表现在缝合线的复杂化上，壳饰和壳形也日趋多样化，可能是菊石为适应不同海洋环境及多种生活方式所致。侏罗纪的海相双壳类很丰富，非海相双壳类也迅速发展起来，它们在陆相地层的划分与对比上起了重要作用。
侏罗纪是裸子植物的极盛期。苏铁类和银杏类的发展达到了高峰，松柏类也占到很重要的地位。
白垩纪 爬行动物和裸子植物由极盛走向衰灭
白垩纪（Cretaceus period）是中生代的最后一个纪，始于距今1.35亿年，结束于距今6500万年，其间经历了7000万年。无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。
剧烈的地壳运动和海陆变迁，导致了白垩纪生物界的巨大变化，中生代许多盛行和占优势的门类（如裸子植物、爬行动物、菊石和箭石等）后期相继衰落和绝灭，新兴的被子植物、鸟类、哺乳动物及腹足类、双壳类等都有所发展，预示着新的生物演化阶段——新生代的来临。
爬行类从晚侏罗世至早白垩世达到极盛，继续占领着海、陆、空。鸟类继续进化，其特征不断接近现代鸟类。哺乳类略有发展，出现了有袋类和原始有胎盘的真兽类。鱼类已完全的以真骨鱼类为主。
白垩纪的海生无脊椎动物最重要的门类仍为菊石纲，菊石在壳体大小、壳形、壳饰和缝合线类型上远较侏罗纪多样。海生的双壳类、六射珊瑚、有孔虫等也比较繁盛。淡水无脊椎动物以软体动物的双壳类、腹足类和节肢动物的介形类、叶肢介类为主。
早白垩世仍以裸子植物中的苏铁类、本内苏铁类、银杏类和松柏类为主，真蕨类仍然繁盛。从早白垩世晚期兴起的被子植物到晚白垩世得到迅速发展，逐渐取代了裸子植物而居统治地位。
中生代(三叠纪-侏罗纪-白垩纪):[/b2]地球历史的中生代，被称为"裸子植物时代"。但是，在真正的陆生植物--裸子植物--兴盛的时候，真正的陆生脊椎动物--爬行动物--也发展起来了。因此，从动物的角度来看，中生代双可称为"爬行动物时代"。 爬行动物到中生代成了当时最繁荣昌盛的脊椎动物，它们形态各异，各成系统，霸占一方，到处是"龙"的天下。向海洋发展的，如鱼龙；向天空发展的，如飞龙；向陆地发展的，如各式各样的恐龙。 2亿多年前的三迭纪早期以后，有些陆生爬行动物又返回海洋，先后形成了各具特色的鱼龙、蛇颈龙等，其中，一些还是当时海洋中显赫一时的大动物。 爬行类由爬行到飞行的种类也不少，如喙嘴龙，翼手龙等。上天不容易，由爬行到飞行不是一下子形成的，而是经过了漫长的岁月，是一代代有利于飞行的变异积累的结果。
新生代开始啦!!它是被子植物和哺乳动物的时代!!
第三纪 被子植物的时代
中生代（三叠纪-侏罗纪-白垩纪）： 地球历史的中生代，被称为"裸子植物时代"。但是，在真正的陆生植物--裸子植物--兴盛的时候，真正的陆生脊椎动物--爬行动物--也发展起来了。因此，从动物的角度来看，中生代双可称为"爬行动物时代"。 爬行动物到中生代成了当时最繁荣昌盛的脊椎动物，它们形态各异，各成系统，霸占一方，到处是"龙"的天下。向海洋发展的，如鱼龙；向天空发展的，如飞龙；向陆地发展的，如各式各样的恐龙。 2亿多年前的三迭纪早期以后，有些陆生爬行动物又返回海洋，先后形成了各具特色的鱼龙、蛇颈龙等，其中，一些还是当时海洋中显赫一时的大动物。 爬行类由爬行到飞行的种类也不少，如喙嘴龙，翼手龙等。上天不容易，由爬行到飞行不是一下子形成的，而是经过了漫长的岁月，是一代代有利于飞行的变异积累的结果。
第四纪 劳动创造了人类
第四纪（Quaternary period）是地球历史的最新阶段，始于距今175万年。第四纪包括更新世和全新世两个阶段，二者的分界以地球上最近一次冰期结束、气候转暖为标志，大约在距今1万年前后。
第四纪生物界的面貌已很接近于现代。哺乳动物的进化在此阶段最为明显，而人类的出现与进化则更是第四纪最重要的事件之一。
哺乳动物在第四纪期间的进化主要表现在属种而不是大的类别更新上。第四纪前一阶段——更新世早期哺乳类仍以偶蹄类、长鼻类与新食肉类等的繁盛、发展为特征，与第三纪的区别在于出现了真象、真马、真牛。更新世晚期哺乳动物的一些类别和不少属种相继衰亡或灭绝。到了第四纪的后一阶段——全新世，哺乳动物的面貌已和现代基本一致。
大量的化石资料证明人类是由古猿进化而来的。古猿与最早的人之间的根本区别在于人能制造工具，特别是制造石器。从制造工具开始的劳动使人类根本区别于其它一切动物，劳动创造了人类。另一个主要特点是人能直立行走。从古猿开始向人的方向发展的时间，一般认为至少在1000？万年以前。
第四纪的海生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、小型有孔虫、六射珊瑚等占主要地位。陆生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、介形类为主。其它脊椎动物中真骨鱼类和鸟类继续繁盛，两栖类和爬行类变化不大。
高等陆生植物的面貌在第四纪中期以后已与现代基本一致。由于冰期和间冰期的交替变化，逐渐形成今天的寒带、温带、亚热带和热带植物群。微体和超微的浮游钙藻对海相地层的划分与对比仍十分重要。
新生代:7千万年以来的新生代，是被子植物大展宏图的时期，哺乳动物之所以能在新生代里大发展，其中就有大量发展起来的被子植物作雄厚的物质基础。 最早的有胎盘哺乳动物是食虫类。它们大都是些以昆虫为食的小动物，现代的刺猬是它们的后裔。它们在不同的自然环境里曾先后几次"趋异"进化，发展成20多个不同的类群，形成了有胎盘哺乳动物的大繁荣。
新生代详细划分(单位:百万年)
第三纪古新世 65―53
始新世 53—36.5
渐新世 36.5―23
中新世 23―5.3
上新世 5.3―1.8
第四纪更新世 1.8―0.01
全新世 0.01―现代
地球上的地壳发展阶段
1
太古代―元古代
地壳薄弱活动；海洋沉积占绝对优势；末期形成一些古地块。
2
震旦纪
海洋沉积占优势；古地台形成。
3
寒武纪―奥陶纪―志留纪
加里东运动, 海洋沉积仍占优势；末期，加里东地槽褶皱隆起。
4
泥盆纪―石炭纪―二迭纪
海西运动，陆相对扩大；末期许多地槽隆起，北大陆联合，南大陆开始解体。
5
三迭纪―侏罗纪―白垩纪
燕山运动，南大陆解体，北大陆普遍活动；环太平洋地槽内带隆起成山。
6
第三纪古新世、始新世、渐新世、中新世、上新世
喜马拉雅造山运动，古地台、古褶皱普遍活动；古地中海带及环太平洋外带，隆起成山。
7
第四纪更新世、全新世―新构造期
差异升降显著，冰川广布。
地球上的动物界发展阶段
1太古代
最低等原始生物产生
2寒武纪―奥陶纪―志留纪
海生无脊椎动物时代
3泥盆纪
鱼时代
4石炭纪―二迭纪
两栖动物时代
5三迭纪―侏罗纪―白垩纪
爬行动物时代
6第三纪
哺乳动物时代
7第四纪
人类时代
地球上的植物界发展阶段
1太古代
最低等原始生物产生
2震旦纪―寒武纪―奥陶纪早期
海生藻类时代
3奥陶纪早期―石炭纪―二迭纪早期
陆生孢子植物时代
4二迭纪早期―三迭纪―侏罗纪―白垩纪中期
裸子植物时代
5白垩纪中期―第三纪―第四纪
被子植物时代
地球上的部分生物盛行期
1地球天文时期
2太古代 前震旦纪
藻类、海棉
3元古代： 震旦纪
藻类、海棉
4古生代： 寒武纪
藻类、海棉、腕足动物、海林檎、三叶虫、
奥陶纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、
志留纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海百合、海蕾、海星、三叶虫、鹦鹉螺、
泥盆纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、鳞木、鹦鹉螺、
石炭纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、沙鱼、鳞木、鹦鹉螺、
二迭纪：藻类、海棉、珊瑚、海百合、三叶虫、沙鱼、鳞木、鹦鹉螺
5中生代